集成电源模块相对于分立稳压器的优势所在

比较使用集成电源模块相对于使用分立稳压器的优点 引言 如今的通信与计算基础设施的电源系统可支持耗电量日益增加的FPGA、ASIC及微处理器的大电流负载 。为提供这些大电流电路，设备制造商常常依赖复杂、占用宝贵空间并可能具有严重功率输出限制的分 立电源解决方案。 降压稳压器用于将来自分布式电源总线的功率转换后供给基础设施系统中的独立负载点（POL）使用。 降压转换器可将来自输入源的电压转换为较低输出电压，并能够将电压源（通常为5V-25V或更高）转换 为较低稳定电压（通常为0.5V-5V）。

较新的基础设施系统可在一个系统中使用20-40个负载点（降压） 转换器，每个转换器有不同的输出电压和输出电流需求，给系统电源设计工程师提出了挑战。 为克服给这些系统设计电源子系统的挑战，许多设计工程师都考虑使用电源模块代替传统的分立POL设 计，上市速度、尺寸限制、可靠性和设计功能是推动因素。在本文中，我们将比较使用集成电源模块相 对于使用分立降压开关稳压器的优点。 

分立非隔离式降压稳压器的设计 非隔离式开关电源的构块如图1所示。

图1：分立电源框图 分立电源的构建需要大量外元件，如PWM控制器、开关功率MOSFET、输入电容器、输出电容器和功率 电感器。这些元件及其用法在每个设计中都可能不一样。例如，如果系统有20个不同的电压输出，则必 须为每个设计选择这些元件，这使设计电源子系统的任务非常具有挑战性。 我们来看一个非隔离式降压稳压器的例子。

用于图2所示非隔离式降压稳压器设计的所有元件都应当仔细 选择，以满足设计要求。 计算电感值在设计降压开关转换器时最为重要。首先，假设转换器处于通常的连续导电模式（CCM）， 这意味着电感器在关断期间没有完全放电。流经电感器的峰值电流决定电感器所需的饱和电流额定值， 饱和电流额定值又决定电感器的大约尺寸。电感磁芯的电流饱和会降低转换器效率，同时增加电感器、 MOSFET和二极管的温度。 

同降压压转换器的基本构成 选择输出电容器也是设计的重要内容。输出电容值决定电源的负载瞬态性能。最小化降压转换器输出的 电压过冲和纹波需要适量的输出电容值。输出电容值不足会造成负载瞬态性能或稳定性差，输出电容器 的电容值不足及高等效串联电阻（ESR）会造成大电压纹波。最大容许输出电压过冲和纹波通过是在设 计时规定的。因此，若要满足针对降压转换器电路的纹波规范，就必须包括具有足够电容值和低ESR的 输出电容器。 输入电容器用于抑制电源输入的噪音和降低可在输入看到的纹波电压。

负载电流、工作循环和开关频率 是用来确定输入纹波电压振幅的一些因素。直接放在稳压器输入位置的陶瓷电容器可减小纹波电压振幅 。陶瓷电容具有降低纹波电压振幅所需的极低ESR。

这些电容器的位置必须靠近稳压器输入引脚才会有 效。 上下端MOSFET的仔细选择将决定降压转换器的整体效率。功率MOSFET的导通电阻以及开关损耗将会 影响整体效率。必须选择补偿元件来确保设计满足所需工作条件下的稳定性标准。外部元件的布置也可 能影响电源的性能。设计工程师必须使用最佳布局来最小化噪声和最大化系统效率。 整个过程必须对每个电压输出重复进行。如果系统中有20个负载点电压输出，那么该过程就必须重复20 次，这很快就会成为电源子系统设计工程师面临的艰巨任务。