吉米
发表于 2016-5-5 06:34:20
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从前基于电感器的开关调节器(SRs)被认为是最佳的电源架构。但如今对于低功率和高集成度的电子系统来说，基于嵌入式电感器的SR具有多个约束，而这些约束都能利用无感架构予以克服。本文基于实现成本(BOM和引脚数)及性能(效率，噪声及可靠性)，针对上述两种架构提供了量级并进行了定量比较。 g$ w" J/ I5 Y1 v
6 r# [7 T, X- K& ?! r2 q+ @实现成本和BOM清单
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+ O2 T' J3 _; U, u* u7 L一项约束就是成本和电感器尺寸。绝大多数情况下，电感器支配了集成SR的成本和尺寸。为了解决该问题，负责成本预算的消费产品设计师试图选用便宜的功耗大的电感器，但这将会降低功率效率。例如，如果在基于电感的SR中选用便宜的电感器来代替低ESR(等效串联电阻)电感器，将会损失高达10%的效率。从而基于电感的SR的优点将不复存在。
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2 w% A1 W. z: ^8 H C小电流时(<25mA)，甚至可以把飞跨电容集成到硅片内，从而为高效率集成转换提供极高的集成度。此时调节器只需要一个外接输出电容器。
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在许多已出版的有关采用嵌入式电感的集成SR的资料中都已明确地指出，这类SR需要采用非常高的开关频率，最终都落入人们的注意力之外，原因在于效率低，硅片尺寸大，还需要射频工艺。5 A+ y% |3 t7 U8 t8 @6 q: [
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还需注意的是，为了确保调节环路稳定和最佳性能，通常还需要外部元器件来补偿由LC滤波器(电感器和输出电容器构成)所形成的共轭极点。而在无感调节器中则无需补偿，从而减小了无源元器件的成本。
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所需的引脚数可能是无感方案中的主要问题。从图1和2中可以看到，基于电感的SR需要4个引脚(VIN，VOUT，VX，和GND)，而无感SR中则需3-7个引脚(VIN，VOUT，Cf11，Cf12，Cf21，Cf22，和GND)，具体要取决于输出电流容量和VIN与VOUT的比值。# l' Q r4 b: `
! J% p: n& B3 ]1 d- S8 y4 v同样如上所述，在电感式解决方案中需要外部无源元件，这通常需要另外2个引脚。; \& }0 H: Z0 d2 x& Y# p
' a' o c1 f! O7 F+ g5 T4 b总起来，电感式解决方案需要4-6个引脚，而无感方案则需要3-7个引脚。' V/ S, W% g( O
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性能和效率$ g; o- |; K1 D1 M6 L5 _
! J; m- q- i( a; H/ K) v无感SR，也叫做电荷泵，众所周知，当输入电压可变时，其效率要低于电感式解决方案。但自从多模无感SR产品开发出来后，上述这种说法就不再成立了。这种方案在一般的电池电压范围内，所提供的平均效率与电感式SR相类似。
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