電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

直接洽詢工程師

作為車電用二次電源而研發的同步整流降壓型DC/DC轉換器

與LDO同等的元件數與安裝面積,
效率和供給功率大幅提升

BD9S系列-其2-

Keyword
  • 可靠性
  • 效率
  • 外接元件
  • 安裝面積
  • 小巧
  • 設計簡單

-繼車電與二次電源及其概述之後,請介紹一下BD9S系列的特點。

簡單地說就是:高效、小巧、外接元件少、設計簡單。當然也支援車電應用。僅此表述的話,僅僅是司空見慣的老生常談,因此請允許我進一步說明。

首先來談一談外接元件減少到驚人的程度這一點。透過在IC中內建電壓設定電阻、功率電晶體及相位補償電路,使外接元件僅需3個即可。所需要的僅為輸入電容、電感、輸出電容。而且,因2.25MHz的高速切換,使輸入輸出電容可使用10μF~47μF的小容值小型電容。
電感也僅1.5μH,非常小巧。談及“小巧”的特點,IC的封裝也非常小,採用了與傳統產品相比體積減小約80%的HTSOP-J8封裝。
尺寸為6.0mm×4.9mm,最大高度1.0mm。加上外接元件後的安裝面積約為225mm2。例如,15mm×15mm的面積就很足夠。

02E_graf01

-確實很小巧,如果有什麼對比案例,可能會更容易理解。

與傳統同等的DC/DC轉換器相比,外接元件從需要15個到僅需3個,從元件數量如此顯著減少這點看就可以很容易理解。安裝面積從需要400mm2左右減少至僅需約一半左右。
比起這些,下面這些對比結果更具驚人之處。實際上,LDO即低損耗的線性穩壓器仍然作為二次電源被廣為使用。

普通的LDO,其外接元件有2個,即輸入輸出電容,標準的安裝面積為225mm2左右。我想您已經注意到了,BD9S系列的安裝面積幾乎與LDO相同。替換LDO時,僅增加一個電感即可,安裝面積不變。
另一重要之處是,該尺寸LDO的輸出電流充其量僅為1A,這是因為存在發熱問題。而BD9S系列的效率更高,因此相同尺寸的可供應達3A的輸出電流。

02E_graf02

-那麼預期效率有多少呢?

首先,BD9S系列採用同步整流方式的DC/DC轉換。我想現在已經無需再說明瞭,這是在一般情況下可選擇的DC/DC轉換方式中效率最高的方式。

下面使用圖表來說明BD9S系列的實際效率。這是1.5V/3A輸出的BD90535EFJ-C相對負載電流的效率,條件分Light Load MODE(輕載模式)和PWM MODE(PWM恒定模式)、輸入電壓3.3V和5V不同的條件。

從圖中可以直觀地看出,該條件下的最大效率在Light Load MODE時為93%左右,PWM MODE時為88%左右,其負載電流均為450mA左右。如果以LDO的效率為例,則在1.5V輸出時,5V輸入時的效率為30%、3.3V輸入時的效率為45%。

-Light Load MODE與PWM MODE在輕載時的效率差異相當大是嗎?

控制方法不同,目的也不同。Light Load MODE在負載電流大幅變動,例如滿負載與待機狀態時,在整個範圍內提供最高效率。但是,也因此,在輕載時進行間歇切換工作。

-能否具體介紹一下?

負載變大時,以固定頻率的PWM工作;負載減輕時,切換為間歇工作。
不需要太大的負載電流時,時歇時作,進行僅供應所需功率的工作。這在輕載時也能保持高效率,特別是在待機時間長的應用中效果明顯。
然而,輕載時,切換頻率隨機產生的切換雜訊的頻率也不固定,在對雜訊敏感的應用中,是給S/N帶來不利影響的重要原因之一。

02E_graf03

-是不是PWM固定工作的存在就是與此有關?

的確如此。選擇PWM固定工作時,即使負載減輕時,也不進行間歇工作,即不休息而以相同的間隔持續工作。因此,輕載時可以休息卻繼續工作,因此效率會變差,但產生的切換雜訊頻率相同,雜訊處理比較容易。
換句話說,當應用要求高效率時就採用Light Load MODE,降噪更重要時,哪怕多少要犧牲些效率也採用PWM MODE。

-這樣,我們知道了BD9S系列具有安裝面積與LDO幾乎相同,元件數量也僅增加一個電感,而且效率也明顯提高,因此可供應更大功率的優點。
可是,據說切換穩壓器的設計會很麻煩是嗎?

確實傳統的切換穩壓器,因外接元件多,常量計算等設計稍微麻煩一些,這是事實。
但是,BD9S系列的元件僅需3個。而且我們還提供推薦元件與PCB板佈局,因此簡單地說只要按照我們的推薦去做即可。真的與LDO相同的感覺即可完成設計,設計非常簡單。

-還有其他關鍵要點嗎?

還需補充一點,就是與車電相關的資訊。提到車電,我們已經就車電級產品符合AEC-Q100標準、工作溫度、管理體制以及二次電源的有效性進行了相關說明,在此從可靠性的角度進行補充。

裝置的可靠性需要綜合考慮元件的故障率和MTBF(平均故障間隔)。簡言之,如果元件的可靠性相同,則元件數量越少,可靠性越高。前面已經舉例說明安裝面積、成本、設計的簡單程度等,需要補充的是,對於汽車這類非常重視可靠性的應用來說,提高性能的同時減少元件數量,有助於提高可靠性。

BD9S系列-其1-

Power SupplyIC Technical Materials Free Download