何时选择集成电感器,DCDC,模块而不是线性稳压器

过去，当电路板空间充足且机械外壳很大时，只需在印刷电路板 (PCB) 上安装一个低压差稳压器 (LDO)、使用额外的铜并添加一个散热器就很容易了。管理热量。但在工业4.0系统中，情况并非如此。这些智能系统使用更复杂的处理器，并且需要在没有气流的较小外壳中提供更多电源。因此，要重新使用过去10年一直在使用的线性稳压器更具挑战性。我们现在需要考虑更高效的电源技术。

为了提高系统效率，我们可以使用 LDO 或开关稳压器。输入电压越接近输出电压，LDO 的效率就会提高。开关稳压器专为提高效率而设计，但需要更多的设计工作和额外的电路板空间用于电感器。

市场上的一个新选项是集成电感器 DC/DC 转换器，它结合了高开关频率调节器和小芯片电感器。这些集成电感器 DC/DC 转换器具有高开关频率和易于使用线性稳压器的优势（见图1）。

图1：与 LDO 相比 Nano 模块的解决方案尺寸

假设我们正在设计一个没有气流且每个电源只有1英寸2板空间的工业系统。在这个系统中，我们需要以标称1.8V 为 FPGA 的辅助电源轨供电，典型电流要求为250mA，输入电压为3.3V。采用现代小型无引线 (SON)3mm×3mm 封装的500mA 额定线性稳压器似乎是显而易见的选择，因为电流要求很低。此应用中的功耗为 (Vin – Vo) x Io = (3.3V –1.8V) x250mA =375mW。SON3mm x3mm 封装具有75°C/W 温升和1in2铜板面积。在85°C 环境下，集成电路 (IC) 的结温将为 Ta + Trise x Pd =85°C +75°C/W x375mW =107.5°C。最大结额定值为113°C 的典型 LDO 低于最大结温，但没有提供足够的余量。我们可以添加散热器或增加铜面积，但由于系统的机械要求，这不是一种选择。

此时，我们唯一的选择是使用开关稳压器。如果我们有时间设计开关稳压器，LM3671是一个不错的选择。LM3670和LM3671具有自动的脉冲频率调制-脉宽调制（PFM-PWM）模式工作，在整个负载提供最高的效率.LM3670和LM3671的同步整流效率在连续开关工作时能达到95%的效率。这些器件的静态电流典型值为16uA，导致极好的待机时间，进一步延长了电池寿命.LM3670和LM3671具有杰出的噪音特性，峰-峰值输出波纹电压小于5mV，使它很适合用于基于RF的手提系统。小型2.2uH电感和10uF输出电容以及SOT-23封装，最小化了PCB占位尺寸。

LM3671能从锂离子电池或2.8V-5.5V电压源工作，它的负载能力高达600mA.LM3671的2MHz振荡器频率使得能采用三个非常小的外接元件，包括一个2.2uH电感和两个10uF电容.LM3671输出电压的高精度，低输出电压波纹和快速响应性能使它能用在MIPS处理器。

LM3671能对手提系统的数字核和外设的供电提供优异的特性和性能。在PWM低噪音和PFM低电流模式的自动转换导致在整个负载范围内的高效率性能。固定频率PWM模式驱动负载的电流从70mA到600mA，而PFM模式则在低负载下工作.PFM模式在轻负载和系统待机时把静态电流降低到16uA，扩展了电池寿命。在关断模式，器件关断了，把电池的消耗降低到典型值0.1uA.

LM3671有下面的输出电压可选择：3.3V，1.875V，1.8V，1.6V，1.5V，1.375V，1.25V，1.2V以及其它电压的可调整选择。

LM3670是LM3671的低功率型号，最适合用在需要低输出电流的应用。它的开关频率为1MHz，负载能力高达300mA.LM3670需要一个很小的10uH电感和两个4.7uF电容，

LM3670的输出电压有如下的选择：1.8V，1.875V，1.5V和其它电压的可调整选择。

如果不是，请考虑集成电感器 DC/DC 转换器，如 LMZ20501纳米模块。LMZ20501将电感器集成在3.5毫米 x3.5毫米封装中，因此易于使用且体积小。LMZ20501在250mA 输出下提供89% 的效率，可实现3.3V 至1.8V 的转换。LMZ20501封装的温升为58°C/W，铜板面积为1in2。在85°C 环境温度下，IC 结温仅为88°C，远低于最大结温。

考虑为我们的下一个设计使用 集成电感器纳米模块。它们体积小、效率高且易于使用。