發布日期：2022-04-20 點擊率：56
如果我們設計電路，只是去減小穩壓器尺寸是一件小事，非常簡單。但似乎有更多的組件要塞到電路板上，而不是可用空間。更多的特性和功能需要適應一個狹窄的區域。更高的集成度和摩爾定律在縮小某些器件方面是有效的，但對直流 (DC/DC) 轉換器的尺寸影響不大。電源轉換器很容易消耗整個系統尺寸的 30% 到 50%。你如何克服這個瓶頸？
一個明顯的答案是增加工作頻率。大多數負載點穩壓器都是使用降壓（降壓）拓撲的開關轉換器。提高開關頻率會降低滿足穩壓器設計規范所需的電感和電容。由于電感器和電容器通常占據 DC/DC 轉換器中的大部分空間，如圖 1(a) 所示，因此非常有效。但這并不是那么簡單。那么有什么問題呢？
圖 1：工作頻率為 500kHz 的 12V IN、10A OUT降壓轉換器 (a) 和工作頻率為每相 2MHz 的串聯電容器降壓轉換器 (b)之間的尺寸比較
盲目地增加頻率也會增加功率損耗。每次發生開關動作時都會損失能量。因此，開關損耗與頻率成比例。轉換效率下降和散熱可能是一個主要問題。當今大多數轉換器的頻率限制在數百千赫茲。那些工作在 1MHz 以上的通常是低電壓（5V 及以下）和低電流（小于 1A）。
是時候“跳出思維定勢”了。幾十年來，降壓轉換器一直是該行業的主力軍，但也存在根本的局限性。我們很高興推出一種針對高電壓轉換比負載點應用進行優化的新型 DC/DC 轉換器拓撲。串聯電容器降壓轉換器可在不影響效率的情況下實現數兆赫操作。正如我們在圖 1(b) 中所看到的，總解決方案大小的減少令人印象深刻。對于與圖 1(a) 中的降壓轉換器相同的輸入和輸出條件，基于TPS54A20的串聯電容器降壓轉換器的體積要小八倍。那是 1,270 mm 3與 157 mm 3。
TPS54A20是一款雙相同步串聯電容降壓轉換器，專為輸入電壓軌為12V的小尺寸，低電壓應用而設計。器件采用獨特的拓撲結構，將開關電容電路與雙相降壓轉換器融為一體，而且擁有諸多優勢，其中包括電感間的自動電流均衡，較低的開關損耗（支持高頻（HF）操作）以及通過串聯電容實現降壓。與TPS54A20搭配使用的低值薄型電感顯著縮減了解決方案的面積和高度。該器件采用一種自適應導通時間控制架構，可在高達10MHz的工作頻率下提供快速瞬態響應和精確穩壓。通過使用鎖相環（PLL）來鎖定基準振蕩器的開關信號，從而維持穩定狀態下的固定頻率操作。
· 雙相同步串聯電容降壓轉換器
· 自動相間電流均衡
· 2MHz至
· 輸出電壓范圍為0.51V至2V，反饋基準電壓為±0.5％
· 輸入過壓鎖定，實現17V浪涌保護
· 可調節電流限值，自動重啟（斷續）
· 與一個外部時鐘同步
· 穩定狀態下
· 內部反饋回路補償
· 支持外部電源選項的內部柵極驅動LDO
· EN引腳，支持可調節的輸入欠壓鎖定（UVLO）
· 可選軟啟動時間
· 針對預偏置輸出的單調性啟動
· 輸出電源正常指示器（開漏）
· 輸出過壓/欠壓保護
TPS54A20是12-V，10-A，10-MHz串聯電容降壓轉換器，電流密度超過50 A/cm3，是任何其它12伏功率管理部件或現有解決方案的電流密度的四倍。TPS54A20 SWIFT同步DC/DC轉換器具有獨特的拓撲結構，可在每相高達5 MHz的條件下高頻運作，而無需特殊磁性元件或復合半導體，設計者可在8 V至14 V的輸入和10-A輸出應用中使用。
圖 2：工作頻率為 500kHz 的 12V IN、10A OUT降壓轉換器 (a) 和工作頻率為每相 2MHz 的串聯電容器降壓轉換器 (b)之間的高度比較
穩壓器尺寸的減小為新機遇打開了大門?？紤]圖 2 所示的高度剖面。圖 2(a) 所示的傳統降壓轉換器的高度為 4.8 毫米。這遠高于許多系統對其背面組件的高度限制。串聯電容器降壓轉換器（1.2mm 高）的薄型允許我們將穩壓器放置在電路板的背面。這釋放了寶貴的高端房地產。以前在背面安裝整個 10A 轉換器是不可行的——無源元件太大。有了TPS54A20，現在我們可以了。
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