为什么升压/降压转换器从未完全集成/一体化?

电器工程 集成电路 开关模式电源 降压 促进 降压升压
2022-01-05 06:47:57

从小型 arduino 应用转向更高功率的工作应用,我不得不从使用简单的线性稳压器切换到切换升压/降压转换器,只要需要与可用电压不同的电压。这比我预期的要复杂得多。开关频率、电感和电容值等因素都需要考虑在内,而且转换器运行几乎总是需要几个外部组件(例如电感器)。

我的问题是,为什么这些附加组件几乎总是外部的?我没有抱怨,我从开关中学到了很多东西,曲线还不错,我只是好奇为什么似乎没有即插即用的 IC(至少不是我已经找到了 24V、3A 输出,如果我错了,请纠正我)就像较小的线性稳压器一样。

我的猜测会是产生过多的热量吗?

3个回答

这与硅的局限性有关。

您可以轻松地在硅中制造大量晶体管,并将它们连接在一起。

电阻器和电容器,尤其是具有任何精度的电阻器和电容器,都更难,而且你不能真正让它们处理任何明显的能量。可以做到,但它们占用了大量空间(我不确定现在情况如何,但在某一时刻,单位增益稳定运算放大器的典型内部补偿上限占用了大部分硅片)。

电感就出来了。您需要低电阻绕组,需要磁芯,需要尺寸

这就是为什么你的开关电源有一个芯片可以做所有可以在硅中合理完成的事情,然后它被(相对)大电容器和(相对)大线圈包围。

也有这种紧凑的 micoModules 可用,例如来自 Analog Devices [Linear Technology]。

它将控制器、电感器和电容器集成在一个封装内: 在此处输入图像描述

使用此类模块的原因是:

  • SMPS 开发资源不足
  • 低 PCB 面积应用的高集成度
  • 高抗机械冲击性

完全集成的 DC-DC 转换器通常称为“DC-DC 模块” (示例)DC-DC 模块在销售中很常见。如果您查看KC705(Kintex-7 评估套件),您会在右侧看到四个完全集成的 DC-DC 模块。

值得注意的是,许多电容器制造商使用未出售的组件制造自己的 DC-DC 模块。