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非同小可：如何减小稳压器尺寸
发布时间:2022-02-10 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]我的妻子喜欢花，每次收到一束简单、小巧的鲜花都能让她满面笑容。
鲜花也能让家变得更加温馨，也为我们带来愉悦的心情。
如果减小稳压器尺寸也如此简单就好了。
但在大多数情况下，可用的电路板空间总是不够容纳所有的部件，有限的空间需要承载更多的特性和功能。
高集成度和摩尔定律在减小设备尺寸方面非常有效，但对于直流（DC/DC）转换器却效果不大，因为功率转换器往往要占用 30％到 50％的系统空间。
那么，怎样才能突破这一瓶颈呢？
提高工作频率无疑是一个显然的方案。
大多数负载点稳压器均为采用降压拓扑结构的开关转换器。
提高开关频率可以降低满足稳压器设计规格所需的电感和电容。
鉴于电感器和电容器通常占用大部分的 DC/DC 转换器空间，如图 1（a）所示，这样做可能非常有效。
但事实上却并非那么简单。
那么，究竟是为什么呢？
图 1：500kHz 时 12VIN，10AOUT 降压转换器（a）和每相 2MHz 时串联电容器（b）的尺寸对比
盲目提高频率会增加功耗。
开关频率与损耗呈正比，每次开关电源时，都会产生能耗。
其中，转换效率下降和散热可能是主要问题。
如今，大多数转换器的频率都限于数百千赫的范围内。
而频率高于 1MHz 的转换器通常都是典型的低电压（5V 及以下）和低电流（小于 1A）类型。
是时候在降压的范畴之外寻找其他解决方案了。
几十年来，降压转换器一直是业界的主选方案，但同时它也存在基础性的缺陷。
现在，我们推出了一种新型 DC/DC 转换器拓扑结构，其为高电压转换比负载点的应用进行了优化。
该串联电容器降压转换器在不影响效率的情况下，可实现数兆赫的操作频率。
如图 1（b）所示，整体解决方案的尺寸进行了大幅缩小。
基于 TPS54A20 的串联电容器降压转换器与图 1（a）中的降压转换器具有相同的输入和输出条件时，尺寸却比后者小 8 倍。
即 1,270 mm3 vs 157 mm3。
图 2：500kHz 时 12 VIN，10 AOUT 降压变换器（a）和每相 2MHz 时串联电容器（b）的高度对比
稳压器尺寸的减小为我们提供了更多的机会。
对比图 2 中所示的高度剖面图我们可以看到，常规降压变换器的高度为 4.8 毫米，然而对于背面部件而言，这一高度远超很多系统的高度限制。
串联电容降压转换器（1.2 毫米高）的低断面可以让您将稳压器置于电路板背面，这样便可以释放宝贵的顶侧基板面。
之前将整个 10A 转换器置于其背面在之前不太现实，因为无源部件体积过大， 但如今有了 TPS54A20，一切便成了可能。
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