非同小可：如何减小稳压器尺寸-电子技术方案|电路图讲解

我的妻子喜欢花，每次收到一束简单、小巧的鲜花都能让她满面笑容。鲜花也能让家变得更加温馨，也为我们带来愉悦的心情。   如果减小稳压器尺寸也如此简单就好了。但在大多数情况下，可用的电路板空间总是不够容纳所有的部件，有限的空间需要承载更多的特性和功能。高集成度和摩尔定律在减小设备尺寸方面非常有效，但对于直流（DC/DC）转换器却效果不大，因为功率转换器往往要占用30％到50％的系统空间。那么，怎样才能突破这一瓶颈呢？   提高工作频率无疑是一个显然的方案。大多数负载点稳压器均为采用降压拓扑结构的开关转换器。提高开关频率可以降低满足稳压器设计规格所需的电感和电容。鉴于电感器和电容器通常占用大部分的DC/DC转换器空间，如图1（a）所示，这样做可能非常有效。但事实上却并非那么简单。那么，究竟是为什么呢？        

 图1：500kHz时12VIN，10AOUT降压转换器（a）和每相2MHz时串联电容器（b）的尺寸对比   盲目提高频率会增加功耗。开关频率与损耗呈正比，每次开关电源时，都会产生能耗。其中，转换效率下降和散热可能是主要问题。如今，大多数转换器的频率都限于数百千赫的范围内。而频率高于1MHz的转换器通常都是典型的低电压（5V及以下）和低电流（小于1A）类型。   是时候在降压的范畴之外寻找其他解决方案了。几十年来，降压转换器一直是业界的主选方案，但同时它也存在基础性的缺陷。现在，我们推出了一种新型DC/DC转换器拓扑结构，其为高电压转换比负载点的应用进行了优化。该串联电容器降压转换器在不影响效率的情况下，可实现数兆赫的操作频率。如图1（b）所示，整体解决方案的尺寸进行了大幅缩小。基于TPS54A20的串联电容器降压转换器与图1（a）中的降压转换器具有相同的输入和输出条件时，尺寸却比后者小8倍。即1,270 mm3 vs 157 mm3。      

 图2：500kHz时12 VIN，10 AOUT降压变换器（a）和每相2MHz时串联电容器（b）的高度对比   稳压器尺寸的减小为我们提供了更多的机会。对比图2中所示的高度剖面图我们可以看到，常规降压变换器的高度为4.8毫米，然而对于背面部件而言，这一高度远超很多系统的高度限制。串联电容降压转换器（1.2毫米高）的低断面可以让您将稳压器置于电路板背面，这样便可以释放宝贵的顶侧基板面。之前将整个10A转换器置于其背面在之前不太现实，因为无源部件体积过大， 但如今有了TPS54A20，一切便成了可能。                                          

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致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布，其旗下品佳推出基于Richtek（立锜科技）的RT7100/RT7075 32位MCU的全新 BLDC FOC Sensor-Less马达控制解决方案，该方案特别为工业风扇，家用风扇，冷气空调室外机风扇，水帮浦，抽油烟机风扇及FFU（风扇过滤装置）等应用而设计。

 

图示1-大联大品佳推出的基于Richtek（立锜科技）的RT7100/RT7075 32位MCU的全新BLDC FOC Sensor-Less马达控制解决方案系统框架图

 

Richtek的RT7100/RT7075主要功能为BLDC/PMSM电机控制应用微处理器。它集成了ARM 32位的Cortex-M0内核和外围马达控制电路并内含FOC（Field Oriented Control）与Sensor less（无传感器）电机控制算法。该系统包含ADC、DCA、通信接口、SVPWM、Watch dog、Timer、电流感应，过电流保护和过温度保护等功能，且都集成在同一个IC中，可有效减少周边器件数量与节省电路板空间和降低系统成本。上述实用功能，使得RT7100/RT7075能广泛应用于马达控制领域。

 

图示2-大联大品佳推出的基于Richtek（立锜科技）的RT7100/RT7075 32位MCU的全新BLDC FOC Sensor-Less马达控制解决方案之应用示意图

 

RT7100/RT7075即将通过IEC60730-1 B类家电安全标准日用品规范并符合认证通过UL。工程师可以直接利用这个UL认证缩短产品开发周期。RT7075内含Gate driver，可有效缩短马达控制电路板空间与成本。

 

• 无传感器、正弦波磁场定制控制（FOC）
• ARM 32位Cortex-M0 CPU，最大工作频率50MHz
• 内存大小：16KB MTP、4KB ROM和4KB SRAM
• 工作电压范围：4.5V-5.5V
• 电源管理：正常睡眠和深度睡眠

 

RT7100X：

• 通过UL的IEC60730-1 Class B认证
• 通信接口：I2C和UART
• 10通道10-bit ADC
• 1通道电流型6-bit DAC
• 3通道电压型8-bit DAC
• 保护：过电流和过温度保护

 

图示3-大联大品佳推出的基于Richtek（立锜科技）的RT7100/RT7075 ARM 32位的Cortex-M0全新BLDC FOC Sensor-Less马达控制解决方案之规格介绍

 

方案主要相关零件
1. 二合一方案：RT7075内含Gate driver+ Richtek MOSFET

 

 

2. CU RT7100 + Gate Driver RT7024GS+ Richtek MOSFET

 

 

3. 周边相关零件AC/DC Floating Buck与LDO

 

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