開關(guān)穩(wěn)壓器可以取代LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器),從1.5V輸入產(chǎn)生3.3V/3A輸出。開關(guān)穩(wěn)壓器還提供環(huán)保的“綠色”設(shè)計(jì),與浪費(fèi)的87%LDO設(shè)計(jì)相比,效率提高了45%?,F(xiàn)有LDO設(shè)計(jì)中的電路板空間通常有限,對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓器來說通常太小。MAX8505開關(guān)穩(wěn)壓器內(nèi)置MOSFET,采用16引腳QSOP封裝,適合LDO占位面積。
效率每天都變得越來越有價(jià)值。隨著能源價(jià)格的上漲, 對(duì)全球變暖的日益關(guān)注,設(shè)計(jì)出“綠色”電路 效率降低了運(yùn)營(yíng)成本并減少了對(duì)環(huán)境的影響。
在成本敏感型應(yīng)用中,LDO是從1.5V輸入產(chǎn)生3.3V/3A輸出的常用選擇。由于LDO具有高功率耗散(5.4W),因此通常必須選擇TO220或D2PAC封裝。為了降低能耗,開關(guān)穩(wěn)壓器已開始取代低端服務(wù)器設(shè)計(jì)中的LDO。然而,現(xiàn)有LDO設(shè)計(jì)中的電路板空間通常有限,而且在大多數(shù)情況下,對(duì)于完整的開關(guān)穩(wěn)壓器來說太小。例如,帶有兩個(gè) 2 陶瓷電容器的 D1206PAC LDO 穩(wěn)壓器占用約 18mm x 14mm。將開關(guān)穩(wěn)壓器安裝到如此小的區(qū)域內(nèi)并非易事,尤其是在需要外部MOSFET的情況下。
MAX8505為高頻PWM降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器,具有高側(cè)和低側(cè)MOSFET,采用16引腳QSOP封裝(5mm x 6.5mm)。1MHz 開關(guān)頻率允許使用小電感器和陶瓷電容器進(jìn)行輸入和輸出濾波,從而減小了占板面積。圖1所示為MAX8505的完整電路。它接受 5V 或 3.3V 輸入,并在 1A 輸出時(shí)產(chǎn)生一個(gè) 5.3V。典型峰值瞬態(tài)電流為 5.6A。主要電路元件采用 16mm x 14mm 的占位面積,實(shí)現(xiàn)比 LDO 更小的占位面積。該器件的總功耗僅為 0.67W,與 LDO 相比可節(jié)省近 5W 的功率。表1顯示了0.9V、1.5V、2.0V和2.5V輸出的反饋電阻值。

圖1.MAX8505內(nèi)部開關(guān)降壓穩(wěn)壓電路
表 1.特定電壓輸出端的電阻值
| VOUT | R3 | R2 |
| 0.9V | 10kΩ | 1.24kΩ |
| 1.5V | 10kΩ | 8.66kΩ |
| 2.0V | 10kΩ | 15kΩ |
| 2.5V | 10.5kΩ | 22.1kΩ |
圖2
所示為MAX8505 PCB布局的頂層,D2PAC封裝位于右側(cè)以供參考。PCB頂層包含最大的元件:MAX8505、L1、C1、C2和C4。另外七個(gè)小型(0603封裝)元件放置在電路板的另一側(cè),但它們的放置不太重要。

圖2.MAX8505開關(guān)穩(wěn)壓器側(cè)面帶有D2PAC器件的圖片,用于比較。
表2比較了LM317、MAX8505和帶外部MOSFET的典型控制器的功耗、占位面積和外部元件總數(shù)。MAX8505需要最小的電路板空間,并提供最高的效率。階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)如圖3所示。輸出紋波電壓(如圖4所示)小于10mV。表3給出了MAX8505的物料清單。
表 2.LM317 LDO、MAX8505和一個(gè)典型控制器IC與外部MOSFET的比較。
| 參數(shù) | LDO (LM317) | MAX8505 | 典型控制器 IC |
| 效率 (%) | 45.5 | 87 | 76 |
| 功耗 (W) | 5.4 | 0.67 | 1.42 |
| 組件總數(shù) | 5 | 12 | 11* |
| 面積(毫米 x 毫米) | 約18 x 14, 單面 | 約16 x 14, 雙面 | – |
| 條件:3.3V 至 1.5V/3A,可調(diào)輸出設(shè)計(jì) | |||
| * 需要11個(gè)元件才能實(shí)現(xiàn)小于10mV的輸出紋波電壓。 | |||

圖3.階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng):0.5A 至 2A 回 0.5A。

圖4.Lx開關(guān)波形和輸出紋波電壓。
表 3.MAX8505物料清單
| 指定 | 數(shù)量 | 描述 | 部件號(hào) |
| C1 | 1 | 輸入電容,1206 | 10μF/6.3V |
| C2 | 1 | 輸出電容,1210 | 47μF/6.3V |
| C3 | 1 | 去耦電容器,0603 | 0.1μF/6.3V |
| C4 | 1 | 緩沖電容器, 0603 | 3300pF/50V |
| C5 | 1 | 補(bǔ)償電容器,0603 | 220pF/50V |
| C6 | 1 | 去耦電容器,0603 | 0.22μF/6.3V |
| R1 | 1 | 補(bǔ)償電阻,0603 | 51.1kΩ, 1% |
| R2 | 1 | 電壓設(shè)定電阻,0603 | 見表1 |
| R3 | 1 | 電壓設(shè)定電阻,0603 | 見表1 |
| L1 | 1 | 2.2μF/7A 貼片電感, 6.3 毫米 x 6.2 毫米 x 2.5 毫米 | 東光 |
| D1 | 1 | 小信號(hào)二極管 | 1N4148 或 CMDSH-3 |
| IC1 | 1 | 3A 內(nèi)部開關(guān)穩(wěn)壓器 | MAX8505 |
審核編輯:郭婷
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