高电流、高精度、低噪音低压降稳压器究竟如何选择？

在亚洲生活和工作让我遇到了很多有趣的支持问题。例如，最近有人问我TI有没有针对低压降控制器的跨设备。该控制器位于小外形晶体管(SOT)-236封装内，该封装在印刷电路板（PCB）上所占面积为3mm×3mm。图1所示为所推荐的控制器原理图。

图1：简单的低压降控制器

从表面来看，使用高电流稳压器似乎是不错的选择。了解到设计工程师想要支持1.35VIN 到1.0VOUT的最大4A电流后，我推荐其使用TPS7A85。TPS7A85并非控制器，但其可以完全集成到3.5mm×3.5mm、20引脚、方形扁平无引脚(QFN)封装的4A LDO电压稳压器中。很显然，这一封装比SOT-236要略微大一些。

我当即得到的回复是，“TPS7A85太复杂了。”有时，引脚越多意味着越复杂；然而，在TPS7A85中，更多的引脚实际上却转换为更少的组件。查看一下图2中的TPS7A85等效原理图，你可以发现外部组件数量从9个减少到了5个。

输入电源

偏置电源

至负载

图2：TPS7A85用作4A的低压降稳压器

为什么少了四个组件呢？TPS7A85具有TI的可调输出功能，用户可以利用电压设置引脚动态地设置VOUT。只要这些引脚中的其中一个接地，相应的电压便会加上800mV内部参考电压。因此，通过将200mV引脚接地，VOUT便立即变为1.0V。

利用这一功能，您可以通过简单地将合适的电压设置引脚接地，在800mV到3.95V间调节电压，从而打造出想要的输出电压。该方法可量化的好处有：

• 确保1%精度的输出调节。

• 无需购买精密反馈电阻器来设置VOUT（当然，如果您希望的话，仍可以搭配使用FB引脚和外部电阻器）。

• 可以在应用中动态设置VOUT。

搭配使用低压降控制器后，总效率仅为1/1.35V，或74%。功率FET中的总功耗最差为4A ×4350mV，或1.4W。结果表明，这与您通过低压降稳压器得到的效率一样。

为了管理热量，控制器使用两个外部FET帮助散热，如图3所示。

图3：低压降控制器驱动双通道FET

若您希望使用控制器，建议您加装一个RGATE，以帮助确保栅极驱动布局尽可能对称，以便Q1和Q2能够恰当地分享电流。在本应用中，FET位于5mm×6mm大小的封装中，其所占空间比控制器本身还要大六倍多。

TPS7A85封装尺寸仅为3.5mm × 3.5mm，因此其热性能可能没有低压降控制器好。让我们来比较一下。搭配控制器，FET的结至环境热阻(TJA)温度为25°C/W。因此，在峰值电流时功耗为1.4W，升温应约为1.4W × 25°C/W，或35°C。升温为17.5°C/FET——假设两个FET的升温幅度相同。这似乎很棒。与TPS7A85相比较，效果如何呢？

TPS7A85 的TJA为35.4°C/W，因此峰值功率时升温为1.4W × 35.4°C/W，或49.6°C。表面上看，似乎表现不如控制器，但真是这样吗？让我们来看下集成低压降稳压器相较于低压降控制器的切实优势：

   热关机——低压降控制器没有检测FET温度的能力。而TPS7A85有。

   电流限制——低压降控制器唯一的职责就是调节VOUT。当负载电流过高时，它没有限制电流或关机的功能。而 TPS7A85 有。

   稳定性——若您想确保在应用中低压降控制器与FET、寄生电容和电感稳定地协作，就必须加装额外的组件来测量环路稳定性。而使用TPS7A85，则无需这么麻烦。

   尺寸——低压降控制器带有外部FET，因此所占空间更大。而TPS7A85则不同。

   精度——本应用中，低压降控制器的总体精度为2.5%。外部电阻器最坏情况下则为4.5%。而TPS7A85总精度则高于1%。

   噪音——低压降控制器在数据表上并未提及这一点。TPS7A85在1VOUT条件下的噪音为~5μVRMS10-100KHz。

该清单中的最后两条优势尤其值得注意，因为大多数应用都放弃直流/直流转换器，而选择低压降控制器或低压降稳压器为FPGA或DSP的精密VCORE轨道或精密ADC/DAC供电。

综上所述，低压降稳压器可以说是解决这一问题最简单的方法。在您的下一个设计中，可以考虑使用TI的TPS7A85高电流、高精度、低噪音低压降稳压器。