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      這個方案只用10秒,卻搞定了瞬態電壓難題

      發布時間:2018-07-18 責任編輯:wenwei

      【導讀】在設計電源時,設計人員面臨的挑戰之一是如何處理瞬態電壓。保護電路不受高于集成電路(IC)額定輸入電壓(VIN)的電壓峰值破壞非常重要。在處理瞬態電壓時,設計人員可以選擇在系統前端使用輸入電壓范圍較寬的DC/DC轉換器保護所有瞬態電壓,或者使用輸入電壓較低的DC/DC轉換器再加上鉗位電路來提供瞬態電壓保護。
       
      乍一看,選擇第一種解決方案,額定輸入電壓為36V或60V、VIN范圍較寬的DC/DC轉換器會更貴,因為1ku的價格比額定輸入電壓更低的轉換器要高。
       
      但是,低輸入電壓轉換器瞬態電壓保護所需的電壓鉗位電路會增加10至12個外部元件,會增加材料清單(BOM)數和成本以及解決方案的尺寸。
       
      本文將對比SIMPLE SWITCHER® LM43603 36 VIN、3A降壓轉換器解決方案與17 VIN、3A轉換器加吸收浪涌電壓的鉗位電路解決方案的尺寸和成本。
       
      這個方案只用10秒,卻搞定了瞬態電壓難題
       
      如圖1所示,該輸入鉗位控制電路和PFET為解決方案增加了13個外部元件。
       
      如圖2所示,根據1000數量的網上公布價格,這13個外部元件增加的成本為1.19美元。采用1000數量的價格0.96美元和電感、電容與電阻等外部元件的成本,17VIN 3A轉換器解決方案的成本約為1.62美元。
       
      這樣一來,使用17VIN降壓轉換器加上鉗位電路的總成本約為1.62+1.19=2.81美元。另外,控制電路與PFET將低VIN解決方案的尺寸增加了約210 mm2。17VIN, 3A轉換器約為100 mm2,整個解決方案的尺寸為100+250=350 mm2。
       
      這個方案只用10秒,卻搞定了瞬態電壓難題
      圖2:控制電路成本明細
       
      另一個選擇是使用像SIMPLE SWITCHER® LM43603 36 VIN、3A 同步降壓轉換器這樣輸入電壓范圍較大的DC/DC轉換器覆蓋最大VIN峰值。
       
      采用LM43603等寬VIN器件的情況下,設計人員無需使用鉗位電路,可以節省時間、成本和主板空間。
       
      根據公布的1000單位的價格1.85美元和電感、電阻與電容等外部元件的成本,LM43603解決方案的總成本約為2.51美元。這意味著使用寬VIN LM43063可以節省0.3美元,或約12%:2.51美元VS 2.81美元。
       
      解決方案的尺寸是另一項優勢。Lm43603解決方案的總體尺寸約為250解決方案的總體尺寸約為250 mm2,比前一種解決方案小24%或60mm2。
       
      LM43603等寬VIN解決方案的另一優勢是可靠性高。正如我在此前的文章中提到的, 增加外部元件會增大系統的風險。
       
      最可靠的解決方案是采用外部元件最少的最簡單的解決方案,因為這樣降低了元件發生故障的風險。尤其是在一些汽車和工業應用中,增加可靠性非常重要。
       
      另外,設計其它鉗位控制電路會為設計周期增加很大的工作量。使用控制電路和PFET意味著必須再選擇12個外部元件,進行更多的測試和模擬,保證元件正常工作。
       
      可以通過寬VIN范圍的穩壓器實現更低的系統成本和更高的可靠性,為什么還要如此大費周章呢?
       
      當然,由于廠商和供應商的數量和合同以及設計布局的不同,價格和解決方案尺寸可能有較大差異。
       
      采用寬VIN解決方案節省的尺寸和成本百分比也會隨之變化。但是,我希望本文的分析展示了,盡管1000單位的預付價格更高,LM43603等寬VIN解決方案在處理輸入電壓瞬態過壓問題時,能夠節省解決方案成本、主板空間和設計時間。
       
       
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