功率是任何电子项目/设备的重要组成部分。不论来源如何，通常都需要执行电源管理任务，例如电压转换/缩放和转换（AC-DC / DC-DC）。为这些任务中的每一项选择正确的解决方案可能是产品成功（或失败）的关键。几乎所有类型的设备中最常见的电源管理任务之一就是DC-DC电压调节/缩放。这涉及将输入端的直流电压值更改为输出端的较高或较低值。用于完成这些任务的组件/模块通常称为稳压器。它们通常具有提供高于或低于输入电压的恒定输出电压的能力，并且通常用于为设计中具有不同电压部分的组件供电。它们还用于传统电源中。
调压器有两种主要类型;
- 线性稳压器
- 开关稳压器
线性稳压器通常是降压稳压器，它们使用阻抗控制来使输出端的输入电压线性降低。它们通常非常便宜，但是效率低下，因为在调节过程中大量的能量被浪费掉了。另一方面，根据架构的不同，开关稳压器能够提高或降低施加在输入上的电压。它们使用晶体管的开/关切换过程来实现电压调节，该晶体管控制调节器输出端的可用电压。与线性稳压器相比，开关稳压器通常更昂贵且效率更高。
对于今天的文章，我们将重点关注开关稳压器，正如标题所散布的那样，我们将研究在为项目选择开关稳压器时要考虑的因素。
由于项目其他部分的复杂性（核心功能，RF等），选择电源稳压器通常是设计过程结束之前要采取的行动之一。今天的文章将尝试为有时间限制的设计人员提供有关在开关稳压器的规格中寻找什么的提示，以确定它是否适合您的特定用例。还将提供有关解释不同制造商以不同方式呈现有关温度，负载等参数信息的不同方式的详细信息。
开关稳压器的类型
开关调节器基本上有三种类型，要考虑的因素取决于要在您的应用中使用哪种类型。三种类型是;
- 降压稳压器
- 升压调节器
- 降压升压稳压器
1.降压稳压器
降压稳压器，也称为降压稳压器或降压转换器，可以说是最受欢迎的开关稳压器。它们具有将输入端施加的电压降低到输出端较低的电压的能力。因此，它们的额定输入电压通常高于其额定输出电压。降压转换器的基本原理图如下所示。
调节器的输出取决于晶体管的通断，电压值通常是晶体管占空比的函数（每个完整周期中晶体管导通的时间）。输出电压由下面的公式给出，从中我们可以推断出占空比永远不会等于1，因此输出电压将始终小于输入电压。因此，当在设计的一个阶段与另一阶段之间需要降低电源电压时，可使用降压稳压器。您可以在此处了解有关降压调节器的设计基础和效率的更多信息，进一步了解如何构建降压转换器电路。
2.升压调节器
升压调节器或升压转换器的工作方式与降压调节器直接相反。它们在输出端提供的电压高于输入电压。像降压稳压器一样，它们利用开关晶体管的作用来增加输出电压，通常由降压稳压器中使用的相同组件组成，唯一的区别是组件的布置。阿为升压调节器的原理图简单如下所示。
您可以在此处了解有关升压调节器的设计基础和效率的更多信息，可以通过遵循此升压转换器电路来构建一个升压转换器。
3.降压-升压型稳压器
最后但并非最不重要的是降压升压调节器。从它们的名字可以很容易地推断出它们为输入电压提供了升压和降压效果。所述降压-升压转换器 产生，其可以比基于占空比的输入电压更大或更小的反转（负）输出电压。基本降压-升压开关模式电源电路如下所示。
降压-升压转换器是升压转换器电路的一种变体，其中，反相转换器仅将电感器L1存储的能量传递到负载中。
这三种开关调节器类型中的任何一种的选择仅取决于所设计系统的要求。无论使用哪种类型的调节器，重要的是要确保调节器的规格满足设计要求。
选择开关稳压器时要考虑的因素
开关稳压器的设计在很大程度上取决于所使用的电源IC，因此要考虑的大多数因素将是所使用的电源IC的规格。重要的是要了解电源IC的规格及其含义，以确保您为应用选择正确的规格。
与您的应用程序无关，对以下因素进行检查将有助于您减少选择时间。
1.输入电压范围
这是指IC支持的输入电压的容许范围。它通常在数据手册中指定，并且作为设计者，至关重要的是要确保您的应用的输入电压落在为IC指定的输入电压范围内。尽管某些数据手册可能只规定了最大输入电压，但最好在进行任何假设之前检查数据手册，以确保没有提及最小输入范围。当施加高于最大输入电压的电压时，通常会炸掉IC，但是当施加低于最小输入电压的电压时，它通常会停止工作或异常工作，所有这些都取决于已采取的保护措施。输入电压超出范围时，通常采用的一种保护措施是防止IC损坏，这是欠压锁定（UVLO），检查是否可用也可能有助于您的设计决策。
2.输出电压范围
开关稳压器通常具有可变的输出。输出电压范围表示可以设置所需的输出电压的电压范围。在没有可变输出选项的IC中，这通常是单个值。重要的是要确保所需的输出电压在IC规定的范围内，并且具有最大输出电压范围与所需输出电压之差的安全性。通常，最小输出电压不能设置为低于内部参考电压的电压电平。根据您的应用（降压或升压），最小输出范围可以大于输入电压（升压），也可以小于输入电压（降压）。
3.输出电流
该术语是指IC设计的额定电流。它实质上是IC可以在其输出端提供多少电流的指示。对于某些IC，仅将最大输出电流指定为安全措施，以帮助设计人员确保稳压器能够提供应用所需的电流。对于其他IC，同时提供了最小和最大额定值。在为您的应用计划电源管理技术时，这可能非常有用。
在根据IC的输出电流选择稳压器时，重要的是要确保应用所需的最大电流与稳压器的最大输出电流之间存在安全裕度。确保稳压器的最大输出电流比您所需的输出电流高至少10％到20％是很重要的，因为当IC连续以最大水平工作时，IC可能产生大量热量，并且可能因热量而损坏。同样，当最大程度地工作时，IC的效率也会降低。
4.工作温度范围
该术语是指调节器正常工作的温度范围。根据环境温度（Ta）或结温（Tj）定义。 TJ温度是指晶体管的最高工作温度，而环境温度是指器件周围环境的温度。
如果工作温度范围是根据环境温度定义的，则不一定意味着可以在整个温度范围内使用调节器。重要的是要考虑安全因素，还要考虑计划的负载电流和随之而来的热量，因为这与环境温度的结合是构成结温的因素，也不应超过结温。保持在工作温度范围内对于调节器的正常连续运行至关重要，因为过多的热量可能会导致调节器异常运行和灾难性故障。因此，重要的是在确定指定的工作温度范围之前，请注意将在使用该设备的环境中的环境热量，并确定由于负载电流导致该设备可能产生的热量。调节器为您工作。重要的是要注意，某些调节器也可能在极冷的条件下发生故障，如果将应用部署在寒冷的环境中，则有必要注意最低温度值。
5. 开关频率
开关频率是指在开关调节器中控制晶体管导通和截止的速率。在基于脉冲宽度调制的调节器中，在“脉冲频率调制”中，频率通常是固定的。
开关频率会影响稳压器的参数，例如纹波，输出电流，最大效率和响应速度。开关频率的设计始终涉及匹配电感值的使用，这样两个具有不同开关频率的相似稳压器的性能将有所不同。如果考虑两个不同频率的类似调节器，则会发现，与在高频下的调节器相比，在更低频率下工作的调节器的最大电流较低。同样，诸如波纹之类的参数在低频时会很高，而调节器的响应速度会很低；而在高频时，纹波会很低，响应速度会很高。
6.噪音
与开关稳压器相关的开关动作会产生噪声和相关的谐波，这可能会影响整个系统的性能，尤其是在具有RF组件和音频信号的系统中。虽然可以通过滤波器等降低噪声，但实际上可以降低对噪声敏感的电路中的信噪比（SNR）。因此，重要的是要确保调节器产生的噪声量不会影响系统的整体性能。
7.效率
效率是当今任何电源解决方案设计中要考虑的重要因素。它本质上是输出电压与输入电压之比。从理论上讲，开关稳压器的效率为100％，但实际上通常并非如此，因为FET开关的电阻，二极管压降以及电感器和输出电容器的ESR都会降低稳压器的整体效率。尽管大多数现代稳压器可在较宽的工作范围内提供稳定性，但效率会随使用情况而变化，例如，随着从输出汲取的电流的增加，效率会大大降低。
8.负载调节
负载调节是电压调节器在输出上保持恒定电压的能力的量度，而与负载要求的变化无关。
9.包装及尺寸
目前，在设计任何硬件解决方案时，通常的目标之一就是尽可能减小尺寸。。这实质上包括减小电子部件的尺寸，并始终减少构成设备每个部分的部件的数量。小型电源系统不仅有助于减小项目的整体规模，而且还可以为留出多余的产品功能创造空间。根据项目的目标，确保所用的外形尺寸/包装尺寸将适合您的空间预算。在基于此因素进行选择时，考虑调节器功能所需的外围组件的尺寸也很重要。例如，使用高频IC允许使用具有低电容的输出电容器和电感器，从而减小了组件尺寸，反之亦然。
识别所有这些因素并与您的设计要求进行比较，将快速帮助您确定应该跨越哪个调节器以及在设计中应该具有哪个调节器。
通过评论部分分享您认为我错过了哪些因素以及其他任何评论。
直到下一次。