低壓降穩(wěn)壓器，讓一切更簡單

最近有人問我TI有沒有針對低壓降控制器的跨設備。該控制器位于小外形晶體管(SOT)-236封裝內(nèi)，該封裝在印刷電路板（PCB）上所占面積為3mm×3mm。圖1所示為所推薦的控制器原理圖。

圖1：簡單的低壓降控制器

從表面來看，使用高電流穩(wěn)壓器似乎是不錯的選擇。了解到設計工程師想要支持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。

有時，引腳越多意味著越復雜；然而，在TPS7A85中，更多的引腳實際上卻轉(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個減少到了5個。

輸入電源

偏置電源

至負載

圖2：TPS7A85用作4A的低壓降穩(wěn)壓器

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

利用這一功能，您可以通過簡單地將合適的電壓設置引腳接地，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)。

無需購買精密反饋電阻器來設置VOUT（當然，如果您希望的話，仍可以搭配使用FB引腳和外部電阻器）。

可以在應用中動態(tài)設置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，控制器使用兩個外部FET幫助散熱，如圖3所示。

圖3：低壓降控制器驅(qū)動雙通道FET

若您希望使用控制器，建議您加裝一個RGATE，以幫助確保柵極驅(qū)動布局盡可能對稱，以便Q1和Q2能夠恰當?shù)胤窒黼娏?。在本應用中，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，在峰值電流時功耗為1.4W，升溫應約為1.4W × 25°C/W，或35°C。升溫為17.5°C/FET——假設兩個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？讓我們來看下集成低壓降穩(wěn)壓器相較于低壓降控制器的切實優(yōu)勢：

熱關機——低壓降控制器沒有檢測FET溫度的能力。而TPS7A85有。

電流限制——低壓降控制器唯一的職責就是調(diào)節(jié)VOUT。當負載電流過高時，它沒有限制電流或關機的功能。而TPS7A85有。

穩(wěn)定性——若您想確保在應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測量環(huán)路穩(wěn)定性。而使用TPS7A85，則無需這么麻煩。

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。TPS7A85在1VOUT條件下的噪音為~5μVRMS10-100KHz。

該清單中的最后兩條優(yōu)勢尤其值得注意，因為大多數(shù)應用都放棄直流/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)壓器可以說是解決這一問題最簡單的方法。在您的下一個設計中，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。

審核編輯：郭婷