2为什么DC/DC稳压器的效率指标会造成假象?

2012-07-16 15:42:55来源: 互联网 关键字:DC  稳压器  效率指标
你的系统有多环保?

  这里是另一个需要高达 15A 的大负载电流的 3.3Vin 系统的例子。LTM4611 采用耐热增强型 LGA (焊盘网格阵列) 封装,以小的焊盘格局 (仅为 15mm x 15mm) 和小的物理体积 (高度仅为 4.32mm,占用空间仅为 1 立方厘米) 提供了富有吸引力的高效率。图 6 显示了 LTM4611 在各种不同的输入和输出电压组合情况下的效率。除了高效率,就给定输入电压条件而言,LTM4611 的功率损耗曲线也相对平坦,这使 LTM4611 在后续产品中的热设计和重用变得容易了,即使由于 IC 芯片缩小,轨电压变为更低值时也一样。

  面对应用数量的日益增加,降低轻负载时的功耗与降低重负载时的功耗相比,如果不是更重要,起码也是一样重要。只要可能而且无论何时只要现实 (就节能而言),数字设备就被有意设计为在较低功率状态工作,而且仅间歇性地吸取峰值功率 (满负载),这种情况越来越普遍。图 6 显示,在较轻负载电流 (<3A) 时以 PSM 和突发模式工作,效率上可获得的好处。

  

 

  图 6:超低 VIN 15A DC/DC 微型模块稳压器 LTM4611 的效率

  耐热增强型封装

  该器件的 LGA 封装允许同时从顶部和底部散热,从而为使用金属底盘或 BGA 散热器提供了方便。这种外形在有或没有气流时,都有助于实现卓越的散热。图 7 显示了 LTM4611 顶部的红外 (IR) 热像,在实验台上进行测试且没有气流时,显示功率损耗为 3.5W,并将 5V 输入转换为 1.5V/15A 输出。最热的表面温度约为 65°C。

  

 

  图 7:LTM4611 稳压器从 5Vin 至 1.5V/15A 输出的顶部热像。功耗为 3.5W。

  在实验台上进行且没有气流时的测试结果,表面温度热点为 65°C。

  与图 7 对比,图 8 显示了另一个 LTM4611 顶部的 IR 热像,在实验台上进行测试且没有气流时,显示功率损耗仅为 3.2W,并将 1.8V 输入转换为 1.5V/15A 输出。热点位置 (而不是热点大小) 与用 5V 输入工作时看到的位置略有变化。

  

 

  图 8:1.8VIN、1.5VOUT/15A 输出负载、3.2W 功率损耗、气流为 0LFM、

  表面温度为 65ºC时的技术 

热性能的技术短片 (Tech Clip)

  对于许多 DC/DC µModule 稳压器而言,为了证明其热性能,除了提供效率指标和输出功率降额曲线之外,简捷明快的 45 秒视频技术短片是帮助了解器件热特性的一种极为有用的方法。图 8 给出了 LTM4611 的技术短片示例。采用了一部红外摄像机来记录 LTM4611 操作期间其表面温度随着发热而变化的情况。需特别留意用于测量 LTM4611 表面温度的矢量 (标注为 1 和 2)。测量的环境温度为 31.5ºC。

  蓝色代表最低温度,黄色指示较热的区域。请注意,当观察颜色以确定温度时,色谱 (蓝色到黄色到白色) 指示温度的变化,而不是绝对值。例如,一种情况下的黄色可能对应于 70ºC,但在其他测试条件下则代表 110ºC。因此,除了颜色,还需特别注意温度的值。颜色可用来快速判断冷热区域,但是就温度值而言,始终需要读取细线的值。

  图 8 的技术短片是在 1.8Vin 和 1.5V 输出 (极低压差开关调节) 以及非常高的 15A 负载电流情况下测试的。没有线性稳压器能在 15A 时提供低压差。尽管计算所得效率为 83% (= 1.5/1.8V),但是线性稳压器在 15A 时会很容易消耗 4.5W 功率。LTM4611 在 0LFM 时功率损耗仅为 3.2W,热点温度仅为 65ºC,这是微不足道的。这些数字允许系统设计师搭建一个非常紧凑的电路,因为散热限制最大限度地减少了。对于散热器、风扇和大的 PCB 铜面积的依赖有所降低。假如您还剩有 45 秒的时间,请观看一下这部视频短片。

  结论

  如果 DC/DC 稳压器的效率很高或可接受,那么研究一下封装热阻吧。尝试在不同的工作条件下理解产品的热 (温度) 性能。在 DC/DC 开关稳压器中,例如,视 VIN 与 VOUT 比值的不同,热量和效率值是不同的。当然,也要考虑环境温度和气流。这么做的同时,还需意识到,当热量管理成为关注点时,高效率转换值可能产生误导作用。一个明智的主意是,简单地计算功耗,以确定大致的节温。研究一下制造商提供的大量的热量数据,例如热像和降额曲线。一款高品质 (尤其是采用了一种模块化形式) 的DC/DC 稳压器解决方案,应能凭借相关的数据、图像、或许还包括视频短片使您对其性能深信不疑。

关键字:DC  稳压器  效率指标

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0716/article_16448.html
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