大电流转换器：航空航天和国防设计的新选择

作为在航空航天和国防 (A&D) 领域工作的设计工程师，您如何才能在最终设计中继续提供更高的功率，同时缩小印刷电路板的尺寸以实现更小的系统尺寸？您需要前端电源轨上的功率密集型、大功率 DC/DC 开关稳压器。

带有外部场效应晶体管 (FET) 的降压控制器通常服务于任何 ≥24 V 或更高的电源轨，需要 6 A 的输出电流或超过 80 W 的总输出功率。虽然降压控制器提供设计灵活性和满足不断增长的功率需求的能力，但它们不再是唯一能够满足更高功率需求的开关稳压器。具有集成 FET 的新一代大电流 (>6 A) 转换器提供了功率密度更高的解决方案和针对高性能终端应用的大量功能集，并且设计工作量更少。

增强集成的优势

具有外部 FET 的控制器使工程师能够灵活地满足其设计的高性能要求，并且通常具有成本效益，具体取决于电感器/FET 的选择。相比之下，大电流转换器是一种集成度更高的解决方案，在解决方案总尺寸和易用性方面具有优势，而且不会影响效率或增加电磁干扰 (EMI)。表 1 比较了这两种用于高性能应用的器件类型。

表 1：宽电压大电流转换器与控制器的比较。。（来源：德州仪器公司）

让我们回顾一下 A&D 设计中一些重要的参数。

解决方案大小

由于成本在 A&D 应用中通常不是一个大问题，因此将高效硅封装在极其密集的 HotRod 或增强型 HotRod 四扁平无引线封装中的大电流转换器对于希望缩小其尺寸的工程师来说可能是一个有吸引力的替代方案。解决方案。功率密度是 A&D 设计中的一个重要考虑因素。通过在更高电流下使用集成 FET 转换器而不是控制器，您通常可以期望平均节省至少 75 mm 2到 100 mm 2 。然而，整体解决方案的尺寸确实取决于电感器的选择。

虽然控制器总是能提供更好的效率，但具有集成 FET的 36V、10A LM61495降压转换器等大电流转换器可在尺寸和性能之间实现最佳平衡。在白皮书“了解权衡和技术以提高功率密度”中了解如何事半功倍。

可调开关频率

选择使用大电流转换器的工程师仍然可以从一定的灵活性中受益，这要归功于这些设备的可调节开关频率（从 200 kHz 到 2.2 MHz）。这种宽开关频率范围与低压差性能相结合，使大电流转换器适用于增长最快的航空航天应用之一：USB 供电 (USB PD)。USB PD 应用通常具有严格的功耗要求，在需要高占空比转换（21V 输入到 20V 输出转换）的低压差下具有宽输出电压范围。该转换器在低开关频率下工作的能力在功耗方面提供了一种可行的解决方案。

低 EMI

USB PD 和大多数其他 A&D 应用中需要考虑的另一个重要性能规范是 EMI。在系统级满足 EMI 要求非常重要，开关稳压器可能是一个很大的辐射源。通常，随着器件集成度的提高（优化的封装结构、集成旁路电容器等），由输入高瞬态电流 (di/dt) 环路形成的输入寄生电感会显着降低，从而创建低 EMI 解决方案。

大电流转换器还提供多种功能，有助于最大限度地减少常见的 EMI 挑战，包括扩频（伪随机和双随机）、频率同步、通过 RBOOT 引脚进行的可调节压摆率控制、可调节开关频率，甚至集成电容器。这些特性加上更高的集成度，使大电流转换器能够满足低 EMI 设计要求。在白皮书“电源中的 EMI 降低的节省时间和成本效益的创新”中了解有关 EMI 缓解技术的更多信息。

结论

在 A&D、测试和测量、医学成像和工厂自动化等高性能应用中，不断增加的功率要求使得 LM61495 等高性能、大电流转换器成为控制器的有吸引力的替代品。转换器在性能、集成度和功率密度方面提供了一个平衡的解决方案，并集成了丰富的功能集，为集成 FET 开关稳压器提供了进一步的设计灵活性，同时使其易于满足严格的 EMI 要求。

大电流转换器为性能应用中常见的电源设计挑战提供了许多解决方案。当然，开关稳压器的选择始终取决于您的特定最终应用，但在设计要求不断变化的世界中，您不再局限于单一的器件类型。

　　审核编辑：汤梓红