作為在航空航天和國防 (A&D) 領域工作的設計工程師，您如何才能在最終設計中繼續提供更高的功率，同時縮小印刷電路板的尺寸以實現更小的系統尺寸？您需要前端電源軌上的功率密集型、大功率 DC/DC 開關穩壓器。

帶有外部場效應晶體管 (FET) 的降壓控制器通常服務于任何 ≥24 V 或更高的電源軌，需要 6 A 的輸出電流或超過 80 W 的總輸出功率。雖然降壓控制器提供設計靈活性和滿足不斷增長的功率需求的能力，但它們不再是唯一能夠滿足更高功率需求的開關穩壓器。具有集成 FET 的新一代大電流 (>6 A) 轉換器提供了功率密度更高的解決方案和針對高性能終端應用的大量功能集，并且設計工作量更少。

增強集成的優勢

具有外部 FET 的控制器使工程師能夠靈活地滿足其設計的高性能要求，并且通常具有成本效益，具體取決于電感器/FET 的選擇。相比之下，大電流轉換器是一種集成度更高的解決方案，在解決方案總尺寸和易用性方面具有優勢，而且不會影響效率或增加電磁干擾 (EMI)。表 1 比較了這兩種用于高性能應用的器件類型。

表 1：寬電壓大電流轉換器與控制器的比較。。（來源：德州儀器公司）

讓我們回顧一下 A&D 設計中一些重要的參數。

解決方案大小

由于成本在 A&D 應用中通常不是一個大問題，因此將高效硅封裝在極其密集的 HotRod 或增強型 HotRod 四扁平無引線封裝中的大電流轉換器對于希望縮小其尺寸的工程師來說可能是一個有吸引力的替代方案。解決方案。功率密度是 A&D 設計中的一個重要考慮因素。通過在更高電流下使用集成 FET 轉換器而不是控制器，您通常可以期望平均節省至少 75 mm 2到 100 mm 2 。然而，整體解決方案的尺寸確實取決于電感器的選擇。

雖然控制器總是能提供更好的效率，但具有集成 FET的 36V、10A LM61495降壓轉換器等大電流轉換器可在尺寸和性能之間實現最佳平衡。在白皮書“了解權衡和技術以提高功率密度”中了解如何事半功倍。

可調開關頻率

選擇使用大電流轉換器的工程師仍然可以從一定的靈活性中受益，這要歸功于這些設備的可調節開關頻率（從 200 kHz 到 2.2 MHz）。這種寬開關頻率范圍與低壓差性能相結合，使大電流轉換器適用于增長最快的航空航天應用之一：USB 供電 (USB PD)。USB PD 應用通常具有嚴格的功耗要求，在需要高占空比轉換（21V 輸入到 20V 輸出轉換）的低壓差下具有寬輸出電壓范圍。該轉換器在低開關頻率下工作的能力在功耗方面提供了一種可行的解決方案。

低 EMI

USB PD 和大多數其他 A&D 應用中需要考慮的另一個重要性能規范是 EMI。在系統級滿足 EMI 要求非常重要，開關穩壓器可能是一個很大的輻射源。通常，隨著器件集成度的提高（優化的封裝結構、集成旁路電容器等），由輸入高瞬態電流 (di/dt) 環路形成的輸入寄生電感會顯著降低，從而創建低 EMI 解決方案。

大電流轉換器還提供多種功能，有助于最大限度地減少常見的 EMI 挑戰，包括擴頻（偽隨機和雙隨機）、頻率同步、通過 RBOOT 引腳進行的可調節壓擺率控制、可調節開關頻率，甚至集成電容器。這些特性加上更高的集成度，使大電流轉換器能夠滿足低 EMI 設計要求。在白皮書“電源中的 EMI 降低的節省時間和成本效益的創新”中了解有關 EMI 緩解技術的更多信息。

結論

在 A&D、測試和測量、醫學成像和工廠自動化等高性能應用中，不斷增加的功率要求使得 LM61495 等高性能、大電流轉換器成為控制器的有吸引力的替代品。轉換器在性能、集成度和功率密度方面提供了一個平衡的解決方案，并集成了豐富的功能集，為集成 FET 開關穩壓器提供了進一步的設計靈活性，同時使其易于滿足嚴格的 EMI 要求。

大電流轉換器為性能應用中常見的電源設計挑戰提供了許多解決方案。當然，開關穩壓器的選擇始終取決于您的特定最終應用，但在設計要求不斷變化的世界中，您不再局限于單一的器件類型。

　　審核編輯：湯梓紅