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    负载点电源POL,即Point-of-Load(负载旁边的电源)。一般我们会把负载点电源尽量靠近负载放置, 这么做可以最大限度地确保供电效率和准确性。

    图1:常见POL电源的拓扑结构

    本文通过分析PCB走线电阻和寄生参数对于传输效率的影响,来解释为什么要把电源尽量靠近负载放置。然后,通过POL应用设计实例,来看看POL设计中有哪些需要注意的因素。

    为什么要把电源尽量靠近负载放置?

    特别对于大电流的负载,我们可能需要考虑PCB走线电阻和寄生参数对于传输效率的影响。 下表比较了不同宽度PCB走线对于传输效率的影响:

    图2:不同PCB走线宽度下的电压降

    较宽的PCB走线的确可以降低PCB走线上的电压降,但是我们还要考虑寄生参数。寄生电感会抑制负载变化时电流di/dt的动态变化,恶化瞬态响应;而寄生电容会导致电压下降。

    图3:PCB走线寄生电感/电容

    根据ADI LTspice?模型,上图中的50mm PCB走线估计电感约为14.1nH。

    图4:寄生电感/电容对于瞬态响应的影响(图片来源:ADI)

    如上图所示,寄生电感会抑制瞬态负载变化时电流di/dt的动态变化,从而恶化瞬态响应,而寄生电容会导致电压下降。

    POL理想的PCB走线

    POL理想的PCB走线如下图所示。

    图5:POL理想的PCB走线(图片来源:ADI)

    由图中可见,POL应尽量靠近负载,走线短而宽, 从而将PCB电阻和寄生参数的影响降至最低。 总结一下——将电源尽量靠近负载放置, 有利于减小PCB走线电阻和寄生参数,从而最大限度地确保供电效率和准确性。

    POL设计实例

    由于要求POL电源和负载的距离尽可能短。在设计时,我们必须要注意POL电源的PCB占地面积以及散热设计,以保证方案的可行性。

    POL电源的PCB占地面积

    传统电源方案可能体积会很大,而专门的POL方案会尽可能减少电源的体积。 传统方案(控制器+外部MOS管):传统方案只要靠近负载放置,也可以解决大电流负载的问题,但是这种方案往往体积会很大。

    图6:传统方案:控制器+外部MOS管(图片来源:ADI)

    POL方案:控制器+内部FET:比如使用LTC3310S,这是专门为POL设计的芯片,很大程度上减少了PCB板的占地面积。 LTC3310S负载电流高达10A;尺寸仅3mm × 3mm,且内含MOS管;支持5MHz高频操作,因此可以使用更小的输出电容。 我们来看看LTC3310S的表现:假设3.3V转1.2V,2MHz,输出电容为110μF,电感为100nH,当负载从1A变化到9A,负载电流上升速度:1A/us。下图显示了LTC3310S在负载从1A变化到9A的输出表现。

    图7:LTC3310S在负载从1A变化到9A的输出表现(图片来源于ADI)

    也就是说,使用110μF输出电容即可实现这样的性能,8 A负载变化导致输出电压偏移小于±40 mV。

    良好的散热设计:

    除了PCB的占板面积,还有一个POL设计时必须要解决的问题——良好的散热设计。高性能单片POL的确可以节省很多空间,但是可能也会导致发热量过高,因此,需要良好的散热设计。 良好的PCB板设计有助于散热。

    图8:LTC3310S推荐接地平面设计 (图片来源:LTC3310S数据手册)

    对于常见的两层PCB板,可以加大地平面,并且在发热量大的关键区域设置热通孔,加快热的传导。除此之外,还可以通过温度检测,到达相应温度后主动关断电路来防止芯片过热。比如,LTC3310S自带温度检测的功能,如果温度超过某一阈值,电路会自己关断。 下面,我们来看优化散热设计之后,LTC3310S的实际温度:

    图9:LTC3310S发热量 (图片来源:ADI)

    LTC3310S:3.3V转0.6V,5A

    表面温度:101.6℃

    节点温度:102.2℃

    PCB表面温度:96.7℃

    Digi-Key提供的设计资源

    为了帮助开发者顺利地完成POL的应用设计,Digi-Key可以提供丰富的设计资源。

    Digi-Key POL直流转换器

    在Digi-Key的『直流转换器』目录下,可以根据类型栏里的筛选项,筛选出合适POL模块。

    LTC3310S开发板

    同时,Digi-Key和可提供LTC3310S配套开发板,为设计POL电路节省时间。

    本文小结

    将电源尽量靠近负载放置, 有利于减小PCB走线的电阻和寄生参数,从而最大限度地确保供电效率和准确性。对于POL设计,减小POL电源PCB占板面积,优化散热设计,是POL设计的重中之重。

    审核编辑:彭菁
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      发表于 07-30 12:02 ? 422次 阅读

      NCV8770 LDO稳压器 350 mA 低Iq

      0是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8770可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至21μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 NCV8770包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 典型值为21μA的超低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开路。 非常广泛的Cout和E...
      发表于 07-30 12:02 ? 284次 阅读

      NCP4688 LDO稳压器 150 mA 低压差 高PSRR 低噪声

      8是一款CMOS 150mA LDO线性稳压器,具有高输出电压精度,具有低噪声输出电压和高纹波抑制性能。低输出噪声电平10uVrms通常保持在任何输出电压。非常常见的SOT23-5封装和小型uDFN 1x1封装适用于工业应用,便携式通信设备和RF模块。 特性 优势 非常高的80 dB PSRR 非常好的噪音消除装置 非常小的包装1x1mm 非常浓缩的PCB的想法 应用 家用电器,工业设备 有线电视盒,卫星接收器,娱乐系统 汽车音响设备,导航系统 笔记本电脑适配器,液晶电视,无线电话和专用局域网系统 电路图、引脚图和封装图...
      发表于 07-30 10:02 ? 1205次 阅读

      NCP59800 LDO稳压器 1 A 低压差 低Iq 低噪声 带使能

      00是1 A低压差线性稳压器(LDO)系列,提供高电源纹波抑制(PSRR)和超低输出噪声。该系列LDO采用先进的BiCMOS工艺实现了非常好的电气性能。它是电信设备中使用的噪声敏感模拟RF前端的理想选择。 NCP59800采用3 mm x 3 mmDFN8封装。 特性 优势 2.2 V至6.0 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 低典型静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压差:200 mV典型值。在Iout = 1 A(Vout = 2.5 V) 扩展电池范围 极低噪音,15μVrms/ V通常 适用于噪音敏感的应用程序 可调软启动 限制浪涌电流 线路精度±2.5%。负载和温度范围 高输出电压精度 热关断和电流限制保护 保护产品和损坏的系统 使用4.7μF陶瓷输出电容稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电信基础设施 音频 高速I / F(PLL / VCO) 电信设备 工业控制 网络设备 电路图、引脚图和封装图...
      发表于 07-30 09:02 ? 630次 阅读

      NCP177 LDO稳压器 500 mA 低压降 高PSRR 低Iq

      是一款超低压降稳压器,可提供高达0.5 A的负载电流,并在25°C时保持0.8%的出色输出电压精度。 1.6 V至5.5 V的工作输入电压范围使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项,其他产品可根据要求提供,范围为0.7 V至3.6 V.NCP177可完全防止过热和输出短路。启用功能。小型4引脚XDFN4 1.0 mm x 1.0 mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.6 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项,范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压差:200 mV典型值。在Iout = 0.5 A(1.8V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机,图像传感器...
      发表于 07-30 07:02 ? 335次 阅读

      MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

      0系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线性稳压器采用16引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
      发表于 07-30 06:02 ? 279次 阅读

      FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

      80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压,一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 可编程输出电压 软启动(SS)浪涌电流限制 可编程启动/降压排序 中断报告的故障保护 低电流待机和关机模式 降压转换器:1.2A,VIN范围: 2.5V至5.5V,VOUT范围:0.6V至3.3V 升压转换器:1.0A,VIN范围:2.5V至5.5V,VOUT范围:3.0V至5.7V 四个LDO:300mA,VIN范围:1.9V至5.5V,VOUT范围:0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...
      发表于 07-30 04:02 ? 622次 阅读

      NCP3101 同步降压稳压器 PWM 6.0 A

      1是一款高效率,宽输入,高输出电流,同步脉冲宽度调制(PWM)降压稳压器,采用2.7 V至18 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3101可通过内部设置的275 kHz振荡器驱动的MOSFET开关连续输出6 A电流。 40引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP3101还集成了外部补偿跨导误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定(UVLO)。 NCP3101采用40引脚QFN封装。还提供10A版NCP3102。 NCP3101将被NCP3101C替换为每PCN#16498 特性 优势 集成6A开关稳压器 提高功率密度,简化系统级集成 0.8 V +/- 1%内部参考 提高系统级精度 电阻可编程电流限制 优化应用程序的系统保护 275 kHz固定频率操作 效率高(效率> 92%) 6x6 mm QFN封装 减少PCB占位面积和电路板空间需要实施 电容可编程软启动 用于软启动时间可调性的外部电容器 18 mohm内部HS和LS FET 高效运作 2.7 V至18 V电源 宽输入电压范围 应用 终端产品 高功率密度dc-dc 嵌入式...
      发表于 07-30 04:02 ? 410次 阅读

      NCP6924 6通道电源管理IC(PMIC) 带有2个DC-DC转换器和4个LDO

      4是安森美半导体迷你电源管理IC系列的一部分。它经过优化,可提供电池供电的便携式应用子系统,如相机模块,微处理器或任何外围设备。该器件集成了两个高效1000 mA降压DC-DC转换器,带有DVS(动态电压调节)和四个低压差(LDO)稳压器,采用WLCSP-30 2.46 x 2.06mm封装。 特性 优势 非常小的封装2.46 x 2.06 mm 减少PCB空间 超低静态电流(典型值105 uA) 节省电池寿命 I 2 C可访问的先前启用设备允许在启动系统之前更改设置 提供设计灵活性 两个DC-DC转换器,效率95%,可编程输出电压0.6 V至3.3 V,12.5 mV步进,1000 mA输出电流能力 四个低噪声,低压差稳压器,可编程输出电压1.0 V至3.3 V,50 mV步进,2 x 150 mA和2 x 300mA输出电流能力,50 uVrms典型低输出噪声 应用 终端产品 电池供电的应用电源管理 核心电压低的处理器的电源 相机模块 外围子系统 USB供电设备 智能手机 平板电脑 可穿戴设备 MP3播放器 电路图、引脚图和封装图...
      发表于 07-30 01:02 ? 411次 阅读

      NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

      1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
      发表于 07-30 00:02 ? 458次 阅读

      NCV8177 LDO稳压器 500 mA 高PSRR 带使能

      7是CMOS LDO稳压器,具有500 mA输出电流。输入电压低至1.6 V,输出电压可设置为0.75 V.它提供非常稳定和精确的电压,具有低噪声和高电源抑制比(PSRR),适用于RF应用。 NCV8177适用于为汽车信息娱乐系统和其他功率敏感设备的RF模块供电。由于功耗低,NCV8177具有高效率和低散热性。小型4引脚XDFN4 1.0 mm x 1.0 mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.6 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项,范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压差:200 mV典型值。在Iout = 0.5 A(1.8V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 灯光 仪器设备 相机,摄像机,Se nsors 相机 摄...
      发表于 07-29 22:02 ? 574次 阅读

      NCP186 LDO稳压器 1 A 超低压差 高PSRR 带使能

      是一款超低压降稳压器,可提供高达1 A的负载电流,并在-40至85℃范围内保持1.0%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.8 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电的产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项,其他产品可根据要求提供,范围为1.2 V至3.9 V.NCP186具有完全的过热保护和输出短路保护。小型8引脚XDFN6 1.2 mm x 1.6 mm封装使该器件成为可能特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.8 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 多种固定输出电压选项及其他可根据要求提供1.2 V至3.9 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 90μA 延长电池寿命 极低压差:100 mV典型值。在Iout = 1 A(3.0V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 在-40至85℃温度范围内的±1.0%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通讯设...
      发表于 07-29 22:02 ? 473次 阅读

      NCP176 LDO稳压器 500 mA 超低压降 高PSRR 带使能

      是一款超低压差稳压器,可提供高达0.5 A的负载电流,并在25°C时保持0.8%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.4 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供3.3 V固定输出电压选项,其他电压选项可根据要求提供,范围为0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的过热保护和输出短路保护。小型6引脚XDFN6 1.2 mm x 1.2 mm封装使该设备特别适用于空间受限的应用程序。 特性 优势 1.4 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后调节应用 几种固定输出电压可根据要求提供的选项和其他选项范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压降:130 mV典型值。在Iout = 0.5 A(2.5V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机,...
      发表于 07-29 22:02 ? 3962次 阅读

      NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

      是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
      发表于 07-29 21:02 ? 645次 阅读

      AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

      是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:?HiSPi(SLVS) - 4个车道?MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
      发表于 07-29 16:02 ? 1550次 阅读
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