一个电子@@系统的运行少不了高效@@、可靠电源系统的加持@@。将@@来自不同电源@@（如市电和@@电池@@）的能量转换为电子@@电路中各种负载所需的电源轨@@，需要合理使用各种元器件@@构建起一个完整的电源架构@@，这也就是@@“电源管理@@”所要完成的工作@@。
众所周知@@，根据电能转换的需求@@，电源管理@@包括三个主要的场景@@：交流转直流@@（AC-DC）、直流转直流@@（DC-DC）以及@@直流转交流@@（逆变@@），其中@@DC-DC的应用应该是尤为广泛的@@。
DC-DC转换器@@（或@@者叫稳压器@@@@）一般由控制电路@@、开关@@管@@（二极管或@@三极管@@）、电感线圈@@、电容等元器件@@构成@@，其根据反馈电路提供@@的信号@@，通过控制开关@@器件@@的@@“开关@@”动作将@@输出电压@@稳定在@@所需的电压水平上@@@@，因此@@也被称为@@“DC-DC开关@@电源@@”以区别于其他的稳压电路@@。
采用不同的@@DC-DC开关@@电源@@拓扑@@，可以实现降压@@@@、升压和@@升降压@@三类操作@@，其中@@尤以降压@@@@DC-DC的应用场景更为丰富@@——凡是所需电压低于系统中的可用电压时@@，都会使用到降压@@转换器@@@@；在@@一些更复杂的配电架构中@@，还会采用多次@@DC-DC降压@@转换操作以达到提高@@效率@@@@、简化系统的目的@@。
今天@@，我们就来重点聊聊降压@@@@DC-DC电源管理@@器件@@应该如何选@@。
不同的降压@@@@DC-DC类型@@
由于是进行降压@@转换@@，因此@@电源设计时@@，降压@@DC-DC经常会被拿来与线性稳压电源@@（LDO）进行比较@@。相较而@@言@@，LDO电路简单@@、成本@@较低@@，同时@@具有负载响应快@@、输出纹波@@小@@、噪声@@小等特点@@；而@@降压@@@@DC-DC则在@@高效率@@@@、支持@@更宽的输入@@工作电压和@@更大的压降@@、支持@@更大的电流@@和@@功率@@@@、输出电压@@灵活可调等方面独具优势@@。
因此@@在@@做具体技术@@选型时@@，需要在@@效率@@@@、成本@@、噪声@@、性能@@等方面综合评估@@，做出正确的决策@@。有时@@，也可以综合两者的优点@@，在@@电源设计时搭配使用@@，比如为了提高@@开关@@@@DC-DC的精度@@，克服其噪声@@大的短板@@，会通过在@@@@DC-DC后端加入@@LDO来做优化@@。
但总体来讲@@，降压@@DC-DC器件@@的应用更为广泛@@，产品的类型@@也更多样化@@，这使得工程师在@@做元器件@@选型时要多花费心思@@，对不同类型@@的降压@@@@@@DC-DC转化器进行仔细地评估@@。
在@@选型之前@@，需要对降压@@@@DC-DC器件@@的种类有一个比较清新的认知@@。按照不同的维度@@，降压@@DC-DC通常可以被划分为不同的类型@@@@。
电压调制方式@@@@
降压@@DC-DC按照其控制方式@@的差异可分为@@PFM（脉冲频率调制@@）和@@PWM（脉冲宽度调制@@）两种类型@@@@。
PFM的工作原理是@@：保持固定的开关@@脉冲宽度@@，通过改变脉冲输出的频率来调整和@@控制输出电压@@并使其以达到稳定状态@@。这种@@方式@@的优点是在@@轻负载时具有较高的效率@@@@（由于轻负载时无需增加功率@@@@，开关@@频率@@变低@@，开关@@损耗减少@@），而@@缺点则是@@变化的频率使得通过滤波消除噪声@@难以实现@@，容易对其他电路造成干扰@@@@。
PWM顾名思义@@，是指开关@@脉冲的频率一定@@，通过改变脉冲输出宽度对输出电压@@进行控制的方法@@，其具有更好的输出电压@@纹波和@@噪声@@@@，不过由于频率恒定@@，重负载时和@@轻负载时的开关@@次数都相同@@，因此@@轻负载时开关@@损耗相对较高@@。
也有一些电源管理@@器件@@综合了两种控制方式@@的优点@@，在@@重载和@@稳定状态下采用@@PWM方式@@，而@@轻载时则切换到@@PFM方式@@，这无疑对电源系统整体性能@@的提升大有裨益@@。具体应用中该选择何种控制方法@@，要根据设计需求进行仔细权衡@@。
输出反馈方式@@@@
降压@@DC-DC转换器@@为了维持电压稳定@@，会将@@输出反馈至@@控制电路@@。按照输出反馈的方式@@@@@@，可将@@其分为电压模式@@控制@@、电流@@模式@@控制和@@迟滞控制三种类型@@@@。
在@@电压模式@@下@@，反馈环路反馈的是输出电压@@信号@@，这也是基本方式@@@@。其优点在@@于控制简单@@、抗噪性好@@、导通@@（ON）时间短@@；缺点则是相位补偿电路比较复杂@@。
在@@对电压模式@@控制优化的基础上@@@@，诞生了电流@@模式@@控制@@，其设计思路是以检测电路电感或@@晶体管电流@@的方法取代电压信号的采集@@，与电压模式@@相比@@，具有稳定性高@@、相位补偿电路简单@@@@、负载瞬态响应@@快等优势@@；而@@其缺点是电流@@检测较为敏感@@，因此@@设计时对于反馈环路的噪声@@处理有更高的要求@@@@。
迟滞控制是针对@@CPU、FPGA等对高速负载瞬态响应@@有更高要求@@的电源应用而@@开发的一种输出反馈方式@@@@@@，其优点是瞬态响应@@极为迅速@@、反馈环路的稳定性高@@、无须相位补偿@@；而@@缺点则是@@，开关@@频率@@会产生变动@@、抖动大@@，以及@@需要@@ESR较大的电容器检测纹波@@。
变压整流方式@@@@
除了上@@面提到的电压调制和@@输出反馈方式@@@@的不同@@，降压@@DC-DC转换器@@在@@变压器整流方式@@上@@还有异步整流@@和@@同步整流的区别@@。
异步整流@@，是指在@@电路中是通过上@@侧晶体管的开关@@@@，控制下侧整流二极管的导通@@@@/关断@@，使电流@@流向或@@不流向二极管@@。这种@@方式@@电路简单@@且比较牢靠@@，在@@工业设备@@等应用中广泛采用@@。
同步整流与异步整流@@方式@@主要的区别在@@于@@，将@@异步整流@@架构中的下侧二极管换成了晶体管@@，因此@@可以有效降低输出端开关@@的损耗@@，实现更高的效率@@@@，但由于需要确保上@@下两侧晶体管的同步性@@，电路会更为复杂@@。
可见@@，不同类型@@的降压@@@@DC-DC转换器@@都有各自的优势和@@短板@@，充分了解这些特性@@，才能够根据实际设计需求做出正确的选择@@。
降压@@DC-DC关键参数解读@@
在@@了解了降压@@@@DC-DC转换器@@类型@@之后@@，作为选型的重要一步@@，就是要对器件@@的各个参数进行仔细地查阅@@，以确定其是否满足设计规格的要求@@@@。归纳起来@@，以下这些参数需要我们在@@降压@@@@DC-DC选型时特别关注@@。
1. 输入@@/输出电压@@
这是降压@@@@DC-DC的基本参数@@，决定了其是否满足电源转换设计的要求@@@@。较宽的输入@@电压范围以及@@灵活可调的输出电压@@@@，是一款设计优秀的降压@@@@DC-DC转换器@@必备@@的特性@@。
2. 输出电流@@@@
降压@@DC-DC持续的输出电流@@@@@@能力决定了其可以提供@@的功率@@大@@小@@，也是一个重要的参数@@。选型时要保留足够的余量@@，以避免电流@@过大对器件@@造成的损坏@@。
3. 效率@@
效率@@是降压@@@@DC-DC转换器@@的优势@@，也是衡量其性能@@的一个硬指标@@，很多设计上@@的优化最终都是服务于效率@@的提升@@。需要注意的是@@，选型时要同时@@关注轻载和@@重载两种情况下的效率@@表现@@。
4. 开关@@频率@@
较高的开关@@频率@@通常意味着在@@电路中可以使用较小的输出电容器和@@电感器等外围@@188足彩外围@@app ，对于设计的小型化更为有利@@。不过较高频率也会带来更大的开关@@损耗和@@噪声@@问题@@，需要仔细应对@@。
5. 瞬态响应@@
该特性反应在@@负载剧烈变化时@@，系统是否能够及时调整并确保输出电压@@的稳定@@。降压@@DC-DC器件@@自身的架构及输出电容性能@@@@（容值和@@@@ESR）都会对瞬态响应@@性能@@产生影响@@。
6. 输出纹波@@
这是衡量降压@@@@DC-DC输出电压@@波动的重要参数@@，也是稳压质量的一个关键指标@@，一般情况下轻载纹波要更大@@。
7. 线性稳定度和@@负载稳定度@@
线性稳定度是指输入@@电压变化时输出电压@@的稳定性@@，而@@负载稳定度则反应输出负载变化时输出电压@@的稳定性@@，它们以百分比表示@@，数字自然是越小越好@@。
8. 静态电流@@@@
所谓静态电流@@@@是指降压@@@@DC-DC在@@空载时由各模拟电路子模块@@产生的电流@@@@，它会带来静态损耗@@，因此@@静态电流@@@@的降低对于效率@@的提升十分关键@@。能否将@@静态电流@@@@降下来@@，也是电源管理@@@@IC厂商设计和@@工艺水平的试金石@@。
9. 保护功能@@
在@@设计中集成@@OCP过流保护@@、OTP过热保护等功能@@，是确保降压@@@@DC-DC可靠稳定工作的重要一环@@，这些保护功能@@通常由特定的外部条件触发@@，并在@@条件消失时能自恢复@@。
10. EMI抑制@@
开关@@控制的工作模式@@决定了降压@@@@DC-DC会产生更多的噪声@@@@，因此@@在@@一些噪声@@敏感型的应用中@@，必须要考虑加入有效抑制@@@@EMI的措施@@。
理解了上@@述这些参数@@，也就掌握了降压@@@@DC-DC器件@@选型的关键要领@@。以此为据@@，将@@器件@@的特性与设计需求进行比照@@，应该就能很快锁定想要的那颗料@@。
打造理想的降压@@@@DC-DC器件@@
经过多年的发展@@，降压@@DC-DC转换器@@IC的技术@@已经十分成熟@@，在@@系统架构@@、控制方式@@等大方向上@@保持稳定的基础上@@@@，相关电源管理@@芯片厂商的角力主要集中在@@对器件@@的@@“精雕细琢@@”上@@，特别是要针对特定应用@@，平衡各个方面的性能@@表现@@，以打造出理想的降压@@@@DC-DC解决方案@@。
Analog Devices（ADI）公司的@@MAX25255同步降压@@转换器@@@@就是按照这样的目标而@@打造的同步降压@@转换器@@@@@@。这是一款双路降压@@转换器@@@@，集成了高侧@@和@@低侧开关@@@@，每通道可提供@@高达@@8A电流@@，支持@@3V至@@36V很宽的输入@@电压范围@@，输出电压@@则在@@@@0.8V至@@14V间可编程调整@@。
图@@1：MAX25255同步降压@@转换器@@@@（图@@源@@：ADI）
MAX25255提供@@5V和@@3.3V两种固定输出电压@@@@@@，四种固定频率选项@@（200kHz、400kHz、1MHz或@@2MHz），使其可使用小型外部@@188足彩外围@@app ，减少输出纹波@@@@，并保证无@@AM干扰@@。如果启用扩频功能@@，还可以获得更佳的@@EMI性能@@。
该器件@@在@@轻负载下可进入跳跃模式@@@@（Skip Mode），空载时具有@@12μA的超低静态电流@@@@@@，因此@@能够提供@@十分出色的功耗和@@效率@@表现@@。
MAX25255中的两个降压@@转换器@@可以配置为双相操作@@，这时输出负载能力高达@@16A。此外@@，该器件@@还可以并联使用@@，以支持@@高达@@32A输出电流@@@@的四相操作@@，这提供@@了很好的设计可扩展性@@。
该降压@@转换器@@可通过观察@@PGOOD信号监控电压质量@@，还具有诊断和@@冗余电路@@、裸片温度监控器@@、精密欠压和@@过压保护功能@@@@，并且符合@@ASIL B要求@@，这使其成为了汽车和@@工业应用的理想选择@@。
图@@2：MAX25255同步降压@@转换器@@@@系统框图@@@@（图@@源@@：ADI）
ADI另一款值得推荐的@@DC-DC转换器@@产品@@是@@MAX25262 / MAX25263汽车级微型降压@@转换器@@@@。其同样是具有很高的集成度@@，分别提供@@高达@@2A / 3A的输出电流@@@@@@，支持@@3.5V至@@65V的宽输入@@电压范围@@，空载时的静态电流@@@@更是低至@@@@3.5μA，且具备@@一系列可靠的保护功能@@@@。特别值得一提的是@@，该器件@@采用小型化的封装@@，更适合于空间@@有限的应用@@。
图@@3：MAX25262/MAX25263汽车级微型降压@@转换器@@@@（图@@源@@：ADI）
MAX25262 / MAX25263提供@@两个@@5V和@@3.3V固定输出电压@@@@，使用外部电阻分压器可配置为@@1V至@@20V输出电压@@。其具有快至@@@@20ns的导通@@时间@@，可在@@单级中实现大幅度的降压@@转换@@，没有跳跃周期@@。其占空比可达@@98%，高侧@@FET导通@@电阻低@@，因此@@可在@@低输入@@电压应用中实现低压差运行@@。
2.1MHz的固定开关@@频率@@@@，使得该降压@@转换器@@可支持@@小型外部@@188足彩外围@@app 、减少输出纹波@@@@并保证无@@@@AM干扰@@；而@@400KHz选项则可提供@@更低的开关@@损耗和@@高效率@@@@。该器件@@在@@轻负载时也是可以进入跳跃模式@@@@，以便在@@@@FSYNC拉低时实现较高的轻负载效率@@@@。同时@@，该转换器@@还可提供@@引脚可选@@PWM模式@@，用于@@EMI关键型应用@@，并也可提供@@扩频选型@@。
可见@@，MAX25262 / MAX25263通过整合多种技术@@@@，应对不同应用场景下的设计需求@@，也使得器件@@的综合性能@@得以提升@@。由于符合@@AEC-Q100标准@@，该降压@@转换器@@成为了很多汽车电源管理@@应用的不二之选@@。
图@@4：MAX25262 / MAX25263汽车级微型降压@@转换器@@@@框图@@@@（图@@源@@：ADI）
追求更高的集成度@@
除了追求综合性能@@上@@的稳步提升@@，降压@@DC-DC转换器@@的另一个技术@@演进维度就是不断提升器件@@的集成度@@，追求设计的轻量化和@@小型化@@。这也就催生了降压@@@@DC-DC模块@@。
这类电源模块@@@@通常采用@@SiP的方式@@@@，将@@DC-DC控制器@@、功率@@晶体管@@、输入@@和@@输出电容@@、补偿组件以及@@电感等磁性@@188足彩外围@@app ，集成在@@一个小型化的封装内@@，可进一步压缩系统设计的尺寸@@。由于模块@@产品性能@@经过了精密的调校@@、严格的测试和@@验证@@，因此@@能够大大简化整个电源系统的设计@@，并满足高可靠性@@的设计要求@@@@。
ADI公司的@@μModule稳压器@@系列就是这样的高集成度电源模块@@@@解决方案@@@@，能够在@@满足开发时间和@@设计空间@@限制的同时@@@@，提供@@高效率@@@@、高可靠性@@。
图@@5：高集成度的@@μModule稳压器@@架构示意图@@@@（图@@源@@：ADI）
图@@6：μModule稳压器@@模块@@与其他@@DC-DC转换器@@架构的比较@@（图@@源@@：ADI）
在@@μModule稳压器@@系列中@@，LTM4652是一款很出色的降压@@@@DC-DC电源模块@@@@。其具有拉@@/灌双路@@±25A或@@单路@@±50A输出开关@@模式@@@@，以及@@±1.5%总直流输出误差@@。该稳压器@@模块@@的输入@@电压范围为@@4.5V至@@18V，支持@@两路输出@@，每个输出可支持@@高达@@±25A连续电流@@@@，输出电压@@范围为@@0.6V至@@7.5V，均由单个外部电阻器设置@@。
图@@7：LTM4652 μModule稳压器@@（图@@源@@：ADI）
LTM4652稳压器@@具有输入@@@@/输出过压和@@双向过流保护@@等故障保护功能@@@@。可调控制环路补偿使其能够实现快速瞬态响应@@@@，以便在@@@@为@@FPGA、ASIC和@@处理器供电时将@@输出电容降至@@最小@@。
由于在@@@@16mm x 16 mm x 4.92mm的紧凑@@BGA封装中集成了开关@@控制器@@@@、功率@@MOSFET、电感器和@@所有支持@@@@188足彩外围@@app
，因此@@LTM4652仅需少量输入@@和@@输出电容@@器@@，即可完成电源系统的设计@@，这种@@“拿来即用@@”的开发体验颇受电源工程师的青睐@@。
图@@8：LTM4652 μModule稳压器@@应用框图@@@@（图@@源@@：ADI）
本文小结@@
凭借着效率@@高@@、输入@@电压范围宽@@、输出电流@@@@/功率@@大@@、输出电压@@灵活可调等方面的优势@@，降压@@DC-DC应用极为广泛@@，可以说是无处不在@@@@。同时@@，技术@@的进步也在@@推动降压@@@@DC-DC在@@集成度和@@综合性能@@方面不断提升@@，持续补齐在@@设计复杂性@@、噪声@@干扰@@等方面的短板@@。
作为这些努力的@@“结晶@@”，市场上@@的降压@@@@DC-DC转换器@@IC和@@模块@@产品也在@@不断迭代更新@@，创新的解决方案@@也是层出不穷@@。本文中介绍的几款@@ADI降压@@DC-DC器件@@就是其中@@的代表作@@，它们的出现也让电源系统的开发体验焕然一新@@。以这些器件@@为蓝本@@，去选择理想的降压@@@@DC-DC转换器@@产品@@，准没错@@！