高频开关面临的挑战
我们前面讲过,与高频开关有关的损耗会增加。图4所示为采用2.2uH电感处于传统的2MHz频率下的DC/DC转换器" target="_blank">DC/DC转换器的损耗,以及采用0.47uH电感频率为8MHz时的损耗。
可以明显看出,在传统的移动DC/DC频率2MHz,开关引起的损耗仅占总体损耗的20%左右。总体损耗约为200mA,是移动器件的典型输出电流。但在8MHz时,开关损耗会上升到40%以上。降低开关损耗是能够在高频开关的关键,也是能够集成到封装之中的小型电感的前提。
建议解决方案
Micrel公司推出了它的第一代“L Free”DC/DC转换器,首款产品是MIC3385。它的开关频率是8MHz,电感集成到3mm x 3mm MLF封装之中。在设计时考虑到降低开关损耗,从而使开关损耗上升导致的效率损失最小。图6所示为MIC3385的简化结构图,图7为实际尺寸。
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图4:2MHz及8MHz开关频率下DC/DC转换器的损耗。 |
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图6:MIC3385 “L Free”DC/DC转换器的结构简图。 |
MIC3385的基本结构是频率恒定的PWM转换器,带有一个并联LDO。在共模电感器输出负载处于待机时,LDO充当轻负载模式。这种混合式设计提供了极其出色的噪声性能,并使多能够轻松地过渡到高频。
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图7:MIC3385在3mmx3mm MLF封装中集成了“L-Free”DC/DC转换器。 |
如前所述,MIC3385经过优化,可以在较高的频率上开关而且电感值较低。图8显示了结构相同的2MHz转换器与8MHz频率的MIC3385的效率。从中可见,在200mA电流上效率只下降4%。这对于显著降低设计的尺寸和复杂性来产,是可以接受的折衷。
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塑封电感
图8:MIC3385与MIC2205的效率比较。 |
对于高频DC/DC转换来说,除了降低开关损耗以外,还有其它一些挑战。最大的挑战是设计出具有足够高的带宽的控制回路,以使插件电感器输出电压在快速瞬载下保持稳定,同时仍采用小型陶瓷输出电容器。MIC3385做了这点,它采用了一种获得专利的方法——通过
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