高效DC-DC转换器适合LDO占板面积

开关稳压器可以取代LDO（低压差线性稳压器），从1.5V输入产生3.3V/3A输出。开关稳压器还提供环保的“绿色”设计，与浪费的87%LDO设计相比，效率提高了45%。现有LDO设计中的电路板空间通常有限，对于开关稳压器来说通常太小。MAX8505开关稳压器内置MOSFET，采用16引脚QSOP封装，适合LDO占位面积。

效率每天都变得越来越有价值。随着能源价格的上涨， 对全球变暖的日益关注，设计出“绿色”电路 效率降低了运营成本并减少了对环境的影响。

在成本敏感型应用中，LDO是从1.5V输入产生3.3V/3A输出的常用选择。由于LDO具有高功率耗散（5.4W），因此通常必须选择TO220或D2PAC封装。为了降低能耗，开关稳压器已开始取代低端服务器设计中的LDO。然而，现有LDO设计中的电路板空间通常有限，而且在大多数情况下，对于完整的开关稳压器来说太小。例如，带有两个 2 陶瓷电容器的 D1206PAC LDO 稳压器占用约 18mm x 14mm。将开关稳压器安装到如此小的区域内并非易事，尤其是在需要外部MOSFET的情况下。

MAX8505为高频PWM降压型开关稳压器，具有高侧和低侧MOSFET，采用16引脚QSOP封装（5mm x 6.5mm）。1MHz 开关频率允许使用小电感器和陶瓷电容器进行输入和输出滤波，从而减小了占板面积。图1所示为MAX8505的完整电路。它接受 5V 或 3.3V 输入，并在 1A 输出时产生一个 5.3V。典型峰值瞬态电流为 5.6A。主要电路元件采用 16mm x 14mm 的占位面积，实现比 LDO 更小的占位面积。该器件的总功耗仅为 0.67W，与 LDO 相比可节省近 5W 的功率。表1显示了0.9V、1.5V、2.0V和2.5V输出的反馈电阻值。

图1.MAX8505内部开关降压稳压电路

表 1.特定电压输出端的电阻值

 

VOUT	R3	R2
0.9V	10kΩ	1.24kΩ
1.5V	10kΩ	8.66kΩ
2.0V	10kΩ	15kΩ
2.5V	10.5kΩ	22.1kΩ

 

图2

所示为MAX8505 PCB布局的顶层，D2PAC封装位于右侧以供参考。PCB顶层包含最大的元件：MAX8505、L1、C1、C2和C4。另外七个小型（0603封装）元件放置在电路板的另一侧，但它们的放置不太重要。

图2.MAX8505开关稳压器侧面带有D2PAC器件的图片，用于比较。

表2比较了LM317、MAX8505和带外部MOSFET的典型控制器的功耗、占位面积和外部元件总数。MAX8505需要最小的电路板空间，并提供最高的效率。阶跃负载瞬态响应如图3所示。输出纹波电压（如图4所示）小于10mV。表3给出了MAX8505的物料清单。

表 2.LM317 LDO、MAX8505和一个典型控制器IC与外部MOSFET的比较。

 

参数	LDO （LM317）	MAX8505	典型控制器 IC
效率 （%）	45.5	87	76
功耗 （W）	5.4	0.67	1.42
组件总数	5	12	11*
面积（毫米 x 毫米）	约18 x 14， 单面	约16 x 14， 双面	–
条件：3.3V 至 1.5V/3A，可调输出设计
* 需要11个元件才能实现小于10mV的输出纹波电压。

 

图3.阶跃负载瞬态响应：0.5A 至 2A 回 0.5A。

图4.Lx开关波形和输出纹波电压。

表 3.MAX8505物料清单

 

指定	数量	描述	部件号
C1	1	输入电容，1206	10μF/6.3V
C2	1	输出电容，1210	47μF/6.3V
C3	1	去耦电容器，0603	0.1μF/6.3V
C4	1	缓冲电容器， 0603	3300pF/50V
C5	1	补偿电容器，0603	220pF/50V
C6	1	去耦电容器，0603	0.22μF/6.3V
R1	1	补偿电阻，0603	51.1kΩ， 1%
R2	1	电压设定电阻，0603	见表1
R3	1	电压设定电阻，0603	见表1
L1	1	2.2μF/7A 贴片电感， 6.3 毫米 x 6.2 毫米 x 2.5 毫米	东光
D1	1	小信号二极管	1N4148 或 CMDSH-3
IC1	1	3A 内部开关稳压器	MAX8505

 

审核编辑：郭婷