1.前言

大多數電源轉換器實施的核心是效率和功率密度之間 不可避免的權衡。然而，具有獨特電源解決方案要求的新應用正在形成。許多設計人員選擇使用兼具性能和靈活性的降壓控制器來利用經過驗證和驗證的電源解決方案。

考慮到工業和通信應用，兩個關鍵性能屬性是：

· 寬輸入電壓 (V IN ) 范圍可實現大降壓比、高可靠性和低解決方案成本。

· 具有設計工具支持的靈活、易于使用的設計，可加快設計速度并縮短上市時間。

2.寬 V IN范圍

具有寬 V IN范圍和低最小導通時間（也稱為TON-min）的控制器有助于實現較大的輸入到輸出電壓差以及從標稱 24V、28V、48V 或 60V 總線到用于降低系統復雜性和低解決方案成本的低電壓輸出。以圖 1 所示的同步降壓控制器電路為例。

圖 1：具有 300kHz 時 12V、5A 輸出的寬VIN同步降壓控制器解決方案的示意圖

寬 V IN控制器旨在從高 V IN源或受高壓瞬變影響的輸入軌進行調節，最大限度地減少對外部浪涌抑制組件的需求，從而在不犧牲可靠性的情況下減小解決方案尺寸和成本。這種超大額定電壓提供了更高的工作裕度和瞬態抗擾性能，這對于需要延長產品生命周期的應用而言至關重要，例如通信、工業、醫療和電機驅動系統。

圖 2 顯示了圖 1 中穩壓器的效率圖。對于此測量，LM5145 的 VCC 由VOUT供電，以降低偏置功耗并提高輕負載效率。此外，集成的 7.5V 柵極驅動器可減少 MOSFET 死區時間和體二極管反向恢復損耗，從而提高重負載時的效率。

圖 2：在輕負載下啟用輸出衍生偏置電源和非連續導通模式 (DCM) 的同步降壓穩壓器效率

3.易用性

為了彌合易用性和高性能電源轉換集成電路 (IC) 之間的鴻溝，TI 提供了一系列電源設計工具，包括WEBENCH 、PSPICE 仿真模型和TI Designs參考設計庫 。鑒于高性能解決方案固有的組件相互依賴性和權衡，特定于 IC 的快速啟動計算器是另一個方便的工具，可加快和簡化設計過程。例如，圖 3 中基于 Excel 的控制器設計工具的屏幕截圖說明了 LM25145 500kHz 降壓穩壓器解決方案的分步設計流程，其輸出額定值為 5V 和 20A。該LM25145快速開發指南應用 是可以免費下載。

圖 3：降壓控制器快速啟動計算器——根據輸入和計算的元件值自動填充原理圖

圖 3 中的步驟 1 使用戶能夠輸入輸入電壓范圍、輸出電壓、滿載電流和開關頻率的規格。步驟 2 考慮降壓電感選擇，步驟 3 考慮過流保護。圖 4 中顯示的后續設計步驟有助于輸入和輸出電容、軟啟動、欠壓鎖定和環路補償組件的選擇。

圖 4：LM25145 快速啟動計算器，帶有波特圖、效率和組件功率損耗分析

根據為功率 MOSFET 和無源元件輸入的參數進行計算，圖 4 還顯示了預測的波特圖和穩壓器效率掃描。 LM25145同步降壓直流-直流控制器旨在對會發生高壓瞬變的高輸入電壓源或輸入電源軌的電壓進行調節。 這種設計可最大限度地減少對外部浪涌抑制元件的需求。 高邊開關最低導通時間為40ns，便于實現較大的降壓比，進而實現從24V額定輸入到低電壓軌的直接降壓轉換，從而降低系統復雜性以及解決方案成本。 LM25145可在輸入電壓突降低至6V期間，繼續以接近100%的占空比工作。 借助該特性，該器件適合用于高性能工業控制、機器人、數據通信和射頻功率放大器應用。LM25145 數據表中的第一號應用實例提供了與此特定設計相關的更多詳細信息，包括推薦的功率級組件、工作波形和高密度和低電磁干擾 (EMI) 的印刷電路板 (PCB) 布局指南。

4.結論

在持續關注高轉換效率和低總體物料清單成本的同時，寬 V IN同步降壓控制器與工業控制和通信基礎設施應用的各種功率級電路無縫對接。LM5145 和 LM25145 系列的占位面積和功能集兼容性，輔以廣泛的穩壓器設計工具，在輸出電流范圍為 5A 至 25A 的設計中將性能和靈活性結合在一起。