開關型穩(wěn)壓器已經(jīng)存在數(shù)十年，產(chǎn)品也在不斷地推陳出新。部分新產(chǎn)品提供了已有產(chǎn)品不具備的功能，但絕大多數(shù)只是作為已有設計的替代品，整合一些新的功能。

工程師根據(jù)應用選擇開關轉(zhuǎn)換器時，通常使用輸入電壓、輸出電壓、輸出電流作為主要參數(shù)。工程師選擇了針對特定產(chǎn)品的器件后，如果器件滿足新設計參數(shù)要求，就傾向于在下一設計中使用相同器件。構(gòu)建第一款設計時獲得的經(jīng)驗和信任使其方便地反復使用相同設計。這正是為什么 10 年，甚至 15 年的老式開關穩(wěn)壓器仍然非常流行的原因。

雖然集成工藝在發(fā)展，但卻難以看到開關穩(wěn)壓器領域的技術進步。下面，我們就從參數(shù)之外的角度討論現(xiàn)代開關穩(wěn)壓器為什么遠遠優(yōu)于老式產(chǎn)品，如果您還在使用老式產(chǎn)品，您會意識到是時候改變了。

您能猜到哪個 2A 電源使用了現(xiàn)代開關技術嗎？

改進原因 1：工藝技術
用來制造開關穩(wěn)壓器的工藝對產(chǎn)品能夠達到的指標影響巨大?，F(xiàn)代化工藝支持更快的開關頻率。一般而言，較高的開關頻率對設計帶來的好處是較小的外形尺寸。較高的開關頻率使電感尺寸小許多，并可使用更小的輸出濾波電容。結(jié)合現(xiàn)代開關穩(wěn)壓器 IC 本身大幅縮小的外形尺寸，使得電源整體尺寸大大減小，可能在縮小 50%同時不會影響輸出質(zhì)量。

開關穩(wěn)壓器的開關單元(內(nèi)部開關產(chǎn)品)本質(zhì)上是場效應晶體管(FET)。這些開關單元在功率方面的優(yōu)勢使得器件具有更高的開關容限(從輸出電流考慮)，發(fā)熱也小很多。對于功率開關，開關 FET 的關鍵參數(shù)是 Rds(on)——漏源電阻。新型集成工藝能夠?qū)崿F(xiàn)毫歐級 Rds(on)——比老式產(chǎn)品降低 10 至 100 倍。低 Rds(on)也使得同步整流成為可能，用高效率 FET 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高損耗整流二極管。對于電源設計的影響是穩(wěn)壓器能夠提供更高的輸出驅(qū)動，同時工作在低溫狀態(tài)，提高整體方案的可靠性。

工藝技術的提高也改善了開關穩(wěn)壓器的靜態(tài)功耗。即使與短短幾年前的設計相比，現(xiàn)代開關技術的靜態(tài)功耗也降低了許多?？纱蠓?jié)省功率、降低發(fā)熱——這對手持產(chǎn)品意義重大，當然，也有利于其它任何設計。

改進原因 2：集成
基于上述討論，集成工藝的進步從本質(zhì)上改善了功耗、輸出功率等技術指標。由于現(xiàn)代集成工藝允許采用更細的線寬，能夠提供更大的容量，從而將更多的外部電路集成到硅片內(nèi)部。許多新產(chǎn)品內(nèi)置補償電路，省去了許多外部無源元件。使最終設計具有更小的外形尺寸，而且設計簡單。

過去，內(nèi)置開關的穩(wěn)壓器只能提供較低的輸出電流——小于 1A，并且需要外部開關二極管。工藝技術的大幅進步，允許在單一芯片集成先進的 FET 開關，并且提供更高的輸出功率(1 至 10A)，產(chǎn)品尺寸更小。

改進原因 3：架構(gòu)
開關穩(wěn)壓器架構(gòu)必須考慮驅(qū)動開關的邏輯算法以及開關架構(gòu)本身。由于現(xiàn)代工藝在 IC 內(nèi)部提供了更大空間，就有可能采用更多的控制邏輯，同時提供不同的工作模式。利用不同的工作模式，就有可能在不同的工作環(huán)境下提高轉(zhuǎn)換效率?，F(xiàn)代開關穩(wěn)壓器具有多種工作模式，確保在寬范圍工作條件下保持高效。

開關穩(wěn)壓器內(nèi)部的開關架構(gòu)也直接影響工作效率。在中 / 高等負載條件下，具有同步開關控制的開關穩(wěn)壓器效率較高。過去，整合了同步開關控制的產(chǎn)品非常昂貴，主要采用開關控制器(即控制外部開關的產(chǎn)品)。目前，多數(shù)開關穩(wěn)壓器則集成了同步開關和功率 MOSFET 開關，由此提高效率，并獲取低成本設計。

同步開關操作及其相關的開關損耗，使得基本的同步開關穩(wěn)壓器在輕載條件下效率較低。先進的多?？刂萍軜?gòu)避免了這一問題，在整個負載范圍內(nèi)保持最佳效率?，F(xiàn)代開關穩(wěn)壓器提供同步開關以及多?？刂?，能夠在較寬的輸出負載范圍內(nèi)保持最高工作效率。

總結(jié)
我們在上文討論了現(xiàn)代化開關穩(wěn)壓器優(yōu)于傳統(tǒng)設計的關鍵因素。新產(chǎn)品帶來的利益是驚人的：較小的外形尺寸、設計更簡單、工作溫度低、效率高，以及較高的集成度，提高最終產(chǎn)品的健壯性和可靠性。

現(xiàn)在，您了解到技術的進步，您需要采取的行動是：把歷經(jīng)磨難、老態(tài)龍鐘的開關穩(wěn)壓器更換成新型的現(xiàn)代化產(chǎn)品，由此為新設計及已有設計增添優(yōu)勢。

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審核編輯 黃昊宇