[如何設計出高能效、高可靠性和高功率密度的同步降壓穩壓器]:如何設計出高能效、高可靠性和高功率密度的同步降壓穩壓器同步降壓穩壓器是一種常用的電源 ，隨著各類應用要求的不斷提高，行業越來越趨向于追求高能效、高可靠性、高功率密度的設計方案。比如 應用于無線局域網的...

同步降壓穩壓器是一種常用的電源 ，隨著各類應用要求的不斷提高，行業越來越趨向于追求高能效、高可靠性、高功率密度的設計方案。比如 應用于無線局域網的負載點(PoL)電源，輸入電壓越來越寬，工作頻率、功率密度也越來越高，隨著技術的發展，甚至可將整個電源系統集成在單個封裝中。同步降壓穩壓器其電路結構本身非常簡單， 但工程師要完成高效可靠的同步降壓穩壓器的設計，還是有著不少的技術挑戰，必須對穩壓器電路的各種工作狀態有著非常深入、透徹的了解，同時還需完成大量的計算工作。本文將介紹快速設計出高效可靠的同步降壓穩壓器的技術， 以及安森美半導體的 Power Supply WebDesigner在線設計工具，幇助工程師解決所面臨的技術挑戰。

設計一個可靠的同步降壓穩壓器，首先必須滿足其動態性能指標如負載響應能力。而輸出電感、電容的選擇會直接影響到穩壓器的動態性能，所以同步降壓穩壓器的功率電路設計通常是從選擇輸出電感和電容開始。

從電路設計的角度，為實現快速瞬態響應， 必須選擇盡可能小的輸出濾波電感和最小的輸出電容。然而小的電感值會增加電感電流紋波，導致電感中有效電流值增加而使得導通損耗增大，同時所導致的峰值電流的增加，也會大大增加控制管的開關損耗。

使用大電感，可減小電感中的電流紋波，從而降低穩態輸出電壓紋波，所導致的低峰值電流也有助于降低MOSFET的開關損耗，但電感太大不僅會導致相對較大的直流阻抗，產生較高的電感損耗，還會降低穩壓器的負載響應能力，從而降低穩壓器的動態性能。

為選擇適當的電感，通常可假定電流紋波ΔILO為電感平均電流的30%，然后根據下面的公式直接計算出合適的電感值。

最小輸出電容的選擇必須考慮到兩個因素：一是穩態下輸出電壓紋波的要求，二是當負載從滿載到空載突變時所允許的最大輸出過沖電壓。

但輸出電容也不是越大越好，太大的輸出電容及電容本身的寄生串聯電阻會影響到穩壓器的輸出電路的性能以及當負載突變時穩壓器的瞬態響應能力。

通常，輸出電容應首選： 一，有較小等效串聯電阻(ESR)的電容， 以便降低交流損耗和輸出紋波； 二， 有較小等效串聯電感(ESL)的電容， 以便在負載突變時抑制輸出偏差。

作為控制管和同步整流開關， 功率MOSFET廣泛用于降壓穩壓器中。它們消耗大部分的損耗功率，通常決定了穩壓器的整體能效。

針對不同的設計要求，比如是想要成本最低，還是想要損耗最低，又或是想要封裝盡可能小等等，需要選擇不同的MOSFET。

考慮到額定電流通常與MOSFET成本成正比，有的工程師會根據額定電流的大小來選擇MOSFET，希望以此來控制產品成本；為最大限度地降低導通損耗，有的工程師則會選擇具有最低RDS(ON)的MOSFET；還有的根據質量因數(FOM)= RDS(ON)xQg(TOT)來進行選擇，希望能平衡導通損耗和開關損耗……這些依賴于參數的選擇方法其實都有不足。使用額定電流及電壓的方法沒有考慮具體的開關損耗；而最低RDS(ON)法，成本可能會佷高，且MOSFET寄生電容可能導致更低的能效； FOM法則不能預測能效或成本。

因此，無論是為了降低成本，提高能效，還是為了設計更緊湊的產品，必須完整計算出電路損耗及工作溫度，才能確保設計出的產品能工作在可靠的工作溫度范圍，達到最佳的能效。