工业应用要求高，这些好用的 Buck 拿去用

toyzzhan

我在国营企业工作的最后几年都是在跑水泥厂的生活中度过的，我们那时销售的水泥配料设备是我设计的，现场调试要去，使用中的维护也要去，更有一家客户把我一段时间内的周末都包了，唯一的目的就是确保设备在使用中的正常运行，不让水泥生产出现任何停顿，而我也能得到一笔额外的收入，可让拮据的生活过得更自在一点。水泥厂的环境与正常的居家、办公场合不同，粉尘很多，回到住处以后都要洗浴并换一下衣服。那里的温度会随着季节而自然变化，有的屋子还有通风不良的问题，呆在里面常常会有缺氧带来的发热感。大型设备一开起来就在隆隆作响，各处的地面都在微微地震动，它们启动的时候灯光都会暗一下，提示你电网电压又被拉低了。在这种恶劣环境中的控制设备也会面临严酷的考验，我当时的设计是以适用于工业场合的 STD 总线板卡结合自己设计的接口卡和控制单元构成的，充分考虑到了水泥厂的特别需求，但还是会时不时地出一些小问题，因而常常需要去现场处理，有时急急忙忙赶到的结果就是换一颗熔断了的保险丝，但在遇到用户没有合适的技术人员时也是没有办法的事情。既然工业环境是那么复杂、严苛，在其中工作的设备出现问题以后会给生产带来很大的影响，处理起来的成本又非常高，进行系统设计时选择合适的材料、结构就是非常必要的，因为要在一开始就让系统的可靠性能在自己的掌控之中。针对工业应用的电源管理器件也应当有特别的考虑，具体到产品的质量级别则应当是工业级的，落实到 Buck 器件上则是需要具有尽可能宽的工作电压范围，它们对输入电压和负载的瞬态变化要能快速响应以维持输出电压的稳定，还要能在宽阔的工作温度范围内保持其固有的特性，避免像我家里正在用的吸顶灯一样，温度低了就不稳定，开机的时候要闪烁一段时间，等里面的温度升高了以后才能稳定下来。RTQ6340~RTQ6345 和 RTQ6360~RTQ6365 是工业级的高压 Buck 器件，它们分别具有 4.5V~42V 和 4.5V~60V 的工作电压范围，完成启动以后则输入电压低到4V也能工作。它们的负载能力根据型号尾数的不同而分别是 0.5A、1.5A、2.5A、3.5A 和 5A，工作频率可以在 100kHz~2.5MHz 之间进行设定，还可以与 300kHz~2.2MHz 的外部时钟同步进行工作。最重要的是器件规格书中所列出的所有参数在 -40℃~125℃ 的温度范围内都能得到保障，不会像我用的吸顶灯那样进行低温闪烁，一到恶劣环境就来点什么幺蛾子。这两个系列的器件都提供两种不同的封装，一种是比较简单的带有底部散热焊盘的 SOP-8（PSOP-8），一种是所有引脚都位于底部的 WDFN。所用的 WDFN 封装又分为两种，2.5A 以下负载能力的是 3mm X 3mm 的 WDFN-10SL，3.5A 以上负载能力的则是稍大些的 WDFN-10L，其外围尺寸为 4mm X 4mm，因而也具有更大的热容量和散热能力。与此相应的型号定义规则和封装引脚定义的差异如下面两幅图例所示，选用时需要注意进行识别。

PSOP-8 封装受到引脚数量的限制，软启动端子 SS 和输出状态指示端 PGOOD 便没有引出来，但是软启动的功能仍然存在，只是软启动时间固定为 2ms，这对很多应用来说应该已经够了，毕竟负载比较轻，启动过程带来的输入端电流冲击不会太大。

对于负载比较重以及前端电源对负载过载比较敏感的应用来说，较长的软启动时间就是很有必要的。我曾经遇到过的一个客户的应用要求具有超过 100ms的软启动时间，在这种情形下就只能选择具有 SS 软启动端子的 WDFN 封装，通过添加比较大的软启动电容来进行支持。

这两个系列器件的 SS 软启动端子也被同时定义为 TR，这对应的是所谓的 Tracking 即跟踪功能，设计者可以设定一个供跟踪的参考信号，让输出电压的上升或下降过程跟随该信号的变化而变化，这在需要严格进行电源启停时序控制的应用中是非常有价值的。

PGOOD 信号是电源准备好的指示信号输出端，这是一个开漏的输出端子，应用中一般是需要通过一个上拉电阻连接到某个电压源来实现信号的输出，如果不使用则最好是将其接地。在连接上拉电阻以后，该端子会在输出电压上升到额定输出电压的 94% 时从低电平变为高电平，这通常意味着电源输出已经正常了，信号接收者可以在收到该信号以后开始新的动作。如果实际的输出电压因为意外超过了额定电压的 109%，这意味着电源供应出了问题，PGOOD 端的状态就会由高变低，负载收到以后也可以采取适当的保护性动作。在输出电压由高到低变化的过程中，前述的 PGOOD 处于高电平或低电平的状态需要在电压回落过相应的阈值2个百分点以后才会发生变化，这是为了避免出现信号的抖动而特别设置的。

我在过去的技术支持活动中常常看到很多用户在类似 PGOOD 这样的地方使用上拉或下拉电阻时会取一个很小的值，这通常算不上一个大的问题，但是这个电阻在两端存在压差时会流过不小的电流，而这种电流造成的消耗通常是没有多大意义的，所以建议读者在这样的小地方要多加留意，最好是利用欧姆定律做一个简单的计算以后再决定电阻的大小，把没有必要的损耗尽量降低些。
Buck 器件在工作时需要驱动功率开关进行工作，这种驱动是需要消耗能量的，而且频率越高则消耗越大，基本上就和工作频率成正比例的关系。这两个系列的可设定工作频率范围在 100kHz~2.5MHz 之间，所以其驱动消耗功率的范围其实是相当大的。为了尽可能地降低损耗，你可以尽量使用较低的工作频率，通常这也意味着由此造成的EMI问题会比较好处理，PCB 设计的难度会比较低，但也存在需要使用较大型的电感和电容的问题，所以在设计时要进行仔细的权衡。当负载很轻的时候，器件会主动跨越一些周期来避免开关动作的发生，这便是所谓的节能模式，它能达成提高轻载效率的效果，但同时也会形成较高的输出电压纹波：

这种状态在音频应用中可能会带来令人讨厌的噪声，某些模拟应用可能也会对这种状况很敏感，这时候可以利用 PCB 设计上的一些技巧将纹波限制在一定的空间里，或是使用低压差线性稳压器进行二级稳压，立锜有很多这样的资源可资利用，但是需要注意的是要绝对消除这样的纹波及其影响是很困难的，只有采用不实施节能模式的器件才能完全解决，同时需要付出降低效率的代价。
RTQ634x/RTQ636x 系列器件的规格书对电路设计、元件选择都给出了很好的建议，读者在使用时可仔细阅读规格书后严格实施，确保设计过程不出现大的波折。文末的阅读原文给出了立锜官网的链接，进入以后输入产品型号即可搜索相应的产品资源，也可以利用其中的快速搜寻工具输入自己的工作条件，系统会自动将最适合的器件清单推送给你，帮你快速找到适合自己需要的产品。


转载自— RichtekTechnology 郑刚