圖1：簡(jiǎn)單的低壓降控制器

 

從表面來(lái)看，使用高電流穩(wěn)壓器似乎是不錯(cuò)的選擇。了解到設(shè)計(jì)工程師想要支持1.35VIN 到1.0VOUT的最大4A電流后，我推薦其使用TPS7A85。TPS7A85并非控制器，但其可以完全集成到3.5mm×3.5mm、20引腳、方形扁平無(wú)引腳(QFN)封裝的4A LDO電壓穩(wěn)壓器中。很顯然，這一封裝比SOT-236要略微大一些。

 

我當(dāng)即得到的回復(fù)是，“TPS7A85太復(fù)雜了。”有時(shí)，引腳越多意味著越復(fù)雜；然而，在TPS7A85中，更多的引腳實(shí)際上卻轉(zhuǎn)換為更少的組件。查看一下圖2中的TPS7A85等效原理圖，你可以發(fā)現(xiàn)外部組件數(shù)量從9個(gè)減少到了5個(gè)。

 

輸入電源

 

偏置電源

 

至負(fù)載

 

圖2：TPS7A85用作4A的低壓降穩(wěn)壓器

 

為什么少了四個(gè)組件呢？TPS7A85具有TI的可調(diào)輸出功能，用戶可以利用電壓設(shè)置引腳動(dòng)態(tài)地設(shè)置VOUT。只要這些引腳中的其中一個(gè)接地，相應(yīng)的電壓便會(huì)加上800mV內(nèi)部參考電壓。因此，通過(guò)將200mV引腳接地，VOUT便立即變?yōu)?.0V。

 

利用這一功能，您可以通過(guò)簡(jiǎn)單地將合適的電壓設(shè)置引腳接地，在800mV到3.95V間調(diào)節(jié)電壓，從而打造出想要的輸出電壓。該方法可量化的好處有：

 

●     確保1%精度的輸出調(diào)節(jié)。

●     無(wú)需購(gòu)買精密反饋電阻器來(lái)設(shè)置VOUT（當(dāng)然，如果您希望的話，仍可以搭配使用FB引腳和外部電阻器）。

●     可以在應(yīng)用中動(dòng)態(tài)設(shè)置VOUT。

 

搭配使用低壓降控制器后，總效率僅為1/1.35V，或74%。功率FET中的總功耗最差為4A ×4350mV，或1.4W。結(jié)果表明，這與您通過(guò)低壓降穩(wěn)壓器得到的效率一樣。

 

為了管理熱量，控制器使用兩個(gè)外部FET幫助散熱，如圖3所示。

 

圖3：低壓降控制器驅(qū)動(dòng)雙通道FET

 

若您希望使用控制器，建議您加裝一個(gè)RGATE，以幫助確保柵極驅(qū)動(dòng)布局盡可能對(duì)稱，以便Q1和Q2能夠恰當(dāng)?shù)胤窒黼娏?。在本?yīng)用中，F(xiàn)ET位于5mm×6mm大小的封裝中，其所占空間比控制器本身還要大六倍多。

 

TPS7A85封裝尺寸僅為3.5mm × 3.5mm，因此其熱性能可能沒有低壓降控制器好。讓我們來(lái)比較一下。搭配控制器，F(xiàn)ET的結(jié)至環(huán)境熱阻(TJA)溫度為25°C/W。因此，在峰值電流時(shí)功耗為1.4W，升溫應(yīng)約為1.4W × 25°C/W，或35°C。升溫為17.5°C/FET——假設(shè)兩個(gè)FET的升溫幅度相同。這似乎很棒。與TPS7A85相比較，效果如何呢？

 

TPS7A85 的TJA為35.4°C/W，因此峰值功率時(shí)升溫為1.4W × 35.4°C/W，或49.6°C。表面上看，似乎表現(xiàn)不如控制器，但真是這樣嗎？讓我們來(lái)看下集成低壓降穩(wěn)壓器相較于低壓降控制器的切實(shí)優(yōu)勢(shì)：

 

●     熱關(guān)機(jī)——低壓降控制器沒有檢測(cè)FET溫度的能力。而TPS7A85有。

 

●     電流限制——低壓降控制器唯一的職責(zé)就是調(diào)節(jié)VOUT。當(dāng)負(fù)載電流過(guò)高時(shí)，它沒有限制電流或關(guān)機(jī)的功能。而 TPS7A85 有。

 

●     穩(wěn)定性——若您想確保在應(yīng)用中低壓降控制器與FET、寄生電容和電感穩(wěn)定地協(xié)作，就必須加裝額外的組件來(lái)測(cè)量環(huán)路穩(wěn)定性。而使用TPS7A85，則無(wú)需這么麻煩。

 

●     尺寸——低壓降控制器帶有外部FET，因此所占空間更大。而TPS7A85則不同。

 

●     精度——本應(yīng)用中，低壓降控制器的總體精度為2.5%。外部電阻器最壞情況下則為4.5%。而TPS7A85總精度則高于1%。

 

●     噪音——低壓降控制器在數(shù)據(jù)表上并未提及這一點(diǎn)。TPS7A85在1VOUT條件下的噪音為~5μVRMS10-100KHz。

 

該清單中的最后兩條優(yōu)勢(shì)尤其值得注意，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用都放棄直流/直流轉(zhuǎn)換器，而選擇低壓降控制器或低壓降穩(wěn)壓器為FPGA或DSP的精密VCORE軌道或精密ADC/DAC供電。

 

綜上所述，低壓降穩(wěn)壓器可以說(shuō)是解決這一問(wèn)題最簡(jiǎn)單的方法。在您的下一個(gè)設(shè)計(jì)中，可以考慮使用TI的TPS7A85高電流、高精度、低噪音低壓降穩(wěn)壓器?，F(xiàn)在就訂購(gòu)TPS7A85評(píng)估模塊 吧。

 

 

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