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浅谈工业设备用DC/DC转换IC
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2017-11-15
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一直以来，工业设备使用的元器件要求具备高可靠性并能确保长期供应，但近年来也像消费电子一样，对小型化的需求日益增加。只要实现电源电路的小型化，即可减少设备的体积和安装面积。
而另一方面，将电源单元小型化会使设备外壳的温度上升，从而导致周边元器件的可靠性下降。要想避免这种后果，需要降低DC/DC转换IC的功率损耗，减少发热量。
ROHM的最新DC/DC转换IC采用三大方法实现了电源的小型化，即：通过高频开关工作实现周边元器件的小型化，通过同步整流方式降低损耗，通过大电流低损耗工艺减少发热量。
1. 通过高频开关工作实现周边元器件的小型化
ROHM的BD9E300EFJ-LB是输入耐压达40V的1ch同步整流降压型DC/DC转换器，内置开关用的功率MOSFET。为实现更高效率，功率MOSFET的上下侧均采用Nch-MOSFET。另外，该结构还内置有用于上侧Nch-MOSFET栅极驱动的自举二极管。从图1的电路例可以看出元器件的数量较少。
图1 BD9E300EFJ应用电路
另外，BD9E300EFJ-LB不是高耐压电源应用中使用较多的非同步整流（二极管整流）方式，而是采用内置MOSFET的同步整流方式。因此，无需外置晶体管和整流二极管，使贴装面积可减少50％（图2）。
图2 非同步整流方式与同步整流方式的贴装面积比较
不仅如此，开关工作频率高达1MHz，从而可使用小型的电感和电容。其原理如下。
1）电感的小型化
通常，要想实现电感的小型化，需要降低电感值，而这样又会导致电感电流波纹增大，需要较大的输出电容（图3）。
图3 电感值与输出电容值的权衡关系
而另一方面，将电源单元小型化会使设备外壳的温度上升，从而导致周边元器件的可靠性下降。要想避免这种后果，需要降低DC/DC转换IC的功率损耗，减少发热量。
ROHM的最新DC/DC转换IC采用三大方法实现了电源的小型化，即：通过高频开关工作实现周边元器件的小型化，通过同步整流方式降低损耗，通过大电流低损耗工艺减少发热量。
1. 通过高频开关工作实现周边元器件的小型化
ROHM的BD9E300EFJ-LB是输入耐压达40V的1ch同步整流降压型DC/DC转换器，内置开关用的功率MOSFET。为实现更高效率，功率MOSFET的上下侧均采用Nch-MOSFET。另外，该结构还内置有用于上侧Nch-MOSFET栅极驱动的自举二极管。从图1的电路例可以看出元器件的数量较少。
图1 BD9E300EFJ应用电路
另外，BD9E300EFJ-LB不是高耐压电源应用中使用较多的非同步整流（二极管整流）方式，而是采用内置MOSFET的同步整流方式。因此，无需外置晶体管和整流二极管，使贴装面积可减少50％（图2）。
图2 非同步整流方式与同步整流方式的贴装面积比较
不仅如此，开关工作频率高达1MHz，从而可使用小型的电感和电容。其原理如下。
1）电感的小型化
通常，要想实现电感的小型化，需要降低电感值，而这样又会导致电感电流波纹增大，需要较大的输出电容（图3）。
图3 电感值与输出电容值的权衡关系
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