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为什么DC/DC稳压器的效率指标会造成假象?

导读: 很多人认为,DC/DC 开关稳压器的电压转换效率是最后一项需要测量的性能。效率数字就是所测得的值,列在数据表中,当系统设计师试图从几家厂商中选出一个解决方案时,会针对一系列电压和电流画出效率曲线,并进行比较。

  很多人认为,DC/DC 开关稳压器的电压转换效率是最后一项需要测量的性能。效率数字就是所测得的值,列在数据表中,当系统设计师试图从几家厂商中选出一个解决方案时,会针对一系列电压和电流画出效率曲线,并进行比较。为了实现高效率 (这个词具有相对含义,不过我们假定一下,所谓高效率,即效率数字高于 85%),模拟芯片设计师和模拟应用工程师会非常仔细地尝试书中列出的每一种巧妙的方法,例如调节电源开关的开关频率、改变其栅极驱动的大小等。令人意外的是,仅靠芯片或 IC 并不能保证一个电路实现最高效率。外部组件的选择确实对一个 IC 有极大的影响,可能令一个十分出色的 IC 表现平平。在设计一个高效率 DC/DC 开关负载点稳压器时,电感器、电容器和 PCB 布局的选择以及系统设计师的技能都是至关重要的因素。不过,有了“高效率”数字,热量管理的事情依然没有结束。

  单单根据其转换效率来判定负载点 DC/DC 稳压器的热性能就类似于依照发动机尺寸来推测汽车的速度。用 12 汽缸的兰博基尼发动机驱动一辆自卸货车或许会让人对其速度产生虚夸的想象,然而空气动力定律则彻底剥夺了这样一部货车参加一级方程式赛车比赛的可能性。类似地,一个效率为 90%、热量为 3.5W 的 DC/DC 降压型稳压器,如果采用一个非常吸引和具 22oC/W j-a 热阻的纤巧封装,那么造成的热量管理挑战会使这个 DC/DC 稳压器几乎变得不现实,而且常常使其过于昂贵而无法使用:在环境温度为 40oC 时,3.5W X 22oC/W 产生约为 117oC 的节温。当然,有几种去除封装中热量的方法,例如采用风扇、增大 PCB 铜箔面积、增加散热器等。总之,这些补救方法增加了设计的复杂性、提高了成本且需要更大的空间以散出热量。

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