目前的市場上至少有十家合格的抗輻射、非隔離、切換式負載點(switching POL)穩壓器元件供應商可供選擇,哪一家的元件最適合你的設計專案?大多數供應商當然都會說他們家的產品最適合,而且是能驅動你的負載之最佳DC-DC方案。

有鑑於今日的產品上市時程壓力,以及從昨日就存在的、第一次就提供正確硬體的需求,若選擇了錯誤的穩壓器,可能得付出不少代價甚至讓產品上市延遲。而要為你的設計專案選擇最適合的切換式POL穩壓器需要考量許多因素,首先是具體的電壓與電流要求為何?其次是你有多少預算?以及PCB空間有多少?

此外該元件是否完全整合,或是你得添加額外的電感、電容、輸出感測電阻還是補償元件?你的熱管理策略為何?是否採用散熱片?你需要啟動輸入(enable input)或是電源良好輸出訊號?是需要軟啟動還是需要並聯POL以提高附載電流效率?輸出電流與電壓監控對你的應用來說有多重要,才能在故障被偵測到時保護穩壓器以及負載?

其他考量還包括:該元件是否具備必要的可靠度以及抗輻射性能?供應商是否為經過核准的供應商?他們的交會時間與你的專案時間表是否相符?而因為某些政治或地域性退貨因素,你可能得從特定的地區採購元件。

下圖是所有航太等級(space-grade)抗輻射/非隔離/切換式POL穩壓器元件的封裝形式,它們的尺寸大小經過等比例縮放,你可以比較它們的相對大小、形狀以及接腳數;如果可能,我會選擇表面黏著穩壓器,不過有好幾家供應商只提供穿孔式(through-hole)元件或是凸緣底盤(flanged chassis)形式的封裝。

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航太等級抗輻射/非隔離/切換式POL穩壓器元件外觀圖

下表則是以上所有POL穩壓器的詳細規格,為了避免提及特定供應商,元件上只有編號。表中列出的規格包括輸入與輸出電壓範圍、最大負載電流以及額定功率、峰值效率,還有該元件是否為整合式或是需要外部零組件,此外還有接腳數、封裝尺寸。

20161212 POL NT01P2


航太等級抗輻射/非隔離/切換式POL穩壓器元件規格表

整合度是各家元件供應商的差異化所在;上表中有打綠色勾的代表元件內含電感以及電容,還有控制迴路;紅色叉表示該元件需要外部電感或是電容。舉例來說,第8號穩壓器內含兩個整合式N通道FET,但需要外部電感、電容以及輸出感測電阻;在選擇穩壓器時需要考量整體PCB面積以及熱管理策略。

所有的穩壓器在回饋迴路採用電流模式控制(current-mode control),因為可提供優異的線路以及負載瞬態響應、更高的精確度以及更快速的電流限制、更簡易的迴路補償以及簡化負載共用;不過編號1穩壓器的供應商也能提供6A與9A的電壓模式控制版本,輸入範圍從3V到13.2V,輸出範圍是0.6V到90%的Vin,採用64接腳封裝。

這種佈局在LC濾波器的諧振頻率導入了雙極點(pole),以及因為輸出電容的ESR導入零點(zero);所有外部補償都能被用來提供具備恰當相位邊限(phase margin)的穩定迴路增益。電流控制區塊的轉移函數(transfer function)是一個單極系統,簡化了補償。

在實體連結方面,3號與9號穩壓器只有5接腳,但11號則有50接腳。為何差異有這麼大?

 
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編譯:Judith Cheng