原创 掌握开关稳压器的5大基本知识

针对开关稳压器的基础，继前项的“IC的规格”之后，在这里进一步说明，开关稳压器的重要特性，“电源”的重要特性。

如前所述，目前开关稳压器的设计几乎依赖所使用的电源IC。因此，满足电源的必要规格，选择IC是一大前提。因此，应探讨IC和电源规格间的如果可能需要进行的一些权衡。

例如，电源方面，如果必须过电流保护功能，则选择IC时除了过电流保护外，也有可能兼具过电压保护或过热保护。IC视而定，可以选择将有些功能设为无效，不过大多无法选择。此时，如果没有特别不便的话，增加其功能的变更电源规格或许是不错的选择。相反，虽然也可以不选过电流保护IC，而通过外置电路搭载过电流保护功能的方法，不过考虑到电路设计、增加分品、验证工作等，时间、成本、安装空间的缺点极有可能较多。如果没有功能或成本増加等问题的话，优点高作为电源容许权衡。

针对电源的重要特性，有最低限理解后应探讨如下所示特性。

线性调节
线性调节是指针对输入DC电压的变动的输出电压的变动。以%或输入范围的已决定具体变动值例如12mV等表示。线性调节在电源IC中，特别是线性稳压器中，都存在同名的规格值。意义完全相同。输入范围条件，是指电源的输入以设想电压为基础上设定的，线性调节毕竟是连续输入电压的变动，这意味与非瞬态变动有关的特性。

近年的IC线性调节非常优秀，但电路并非完全依赖IC的性能，探讨使输入电压充分稳定的输入电容器也很必要。

负载调节
负载调节是指针对负载电流的变动的输出电压的变动。与线性调节同样，以%或负载变动间已决定的变动值表示。与线性调节同样，IC本身有此规格，作为电源时，必须着眼于输出配线的电阻成分、电源出口和负载入口电压下降的不同。在电源输出的出口方面，当负载电流变动时会产生依赖于电源电路本身负载调整率的变动，而在负载的入口方面线路阻抗成分的电压下降会被增加，需要大电流的负载电源引脚电压会意外降低等案例不在少数，必须注意。对此，“开关稳压器的评估”项有详细说明。

作为负载的变动之一，瞬态的变动与线性调节同，负载调节是针对非瞬态现象的特性。对于负载瞬态，须另外以负载瞬态响应的特性来思考。

效率
效率是定义为针对输入功率的输出功率的比率（%）。简单来说，就是测量由输入引入的功率（电流×电压）和取自于输出的功率所得到的值。效率的重要性无庸置疑，而抑制损耗则攸关发热的降低。发热不仅会限制取得的输出功率，也需要空间或设备来散热，最后还会变成使电源电路或附加电路可靠度降低的要素，是重量级的探讨事项。

输入/输出纹波电压
纹波电压是指脉流，发生于输入和输出两侧。输出纹波是指开关稳压器上因着开关而存在的纹波电压。有时也会以开关噪声来表示，不过开关噪声似乎大多包含高谐波或峰波等。

就纹波特性而言，有脉高的纹波电压值和频率探讨事项。对于FPGA等使用1V以下的低电源电压设备，有案例显示无法满足纹波电压所要求的电源电压精度。此外，包括高谐波或峰波在内也是让系统S/N低下的原因。

输出纹波可能因输出滤波器减低，不过频率如PFM般变动时则有时更有探讨的必要。

输入纹波是指开关晶体管因着开关大电流输入产生的纹波电压。电路布局设计必须注意，有时电流的开关（开/关）和输入的寄生电感值产生峰波。坦白说，输入电容器极需要连接于IC输入引脚旁边等方法排除寄生电感值。

负载瞬态响应
负载瞬态响应特性是指输出负载电流急剧变动时，输出电压返回设定值前的响应速度。除了考虑输出电容值（电容器）或ESR（等效串联电阻）外，IC本身的响应性能也是重要的因素。电流模式的电源IC可通过相位特性的调整来优化。此外，迟滞（纹波）控制也是负载瞬态响应特性非常好的方式。

容许损耗
电源电路所使用的元件（IC或晶体管等）直接的容许损耗。Tjmax（接合部温度的最大额定）和封装的热电阻计算容许的损耗功率，功率元件（开关晶体管）、内置型的话则算IC的容许损耗。如果从电路来看，近年来功率组件由于大多于基板进行表贴，利用基板作为散热板（当然，大功率电路的话会个别设定散热板），因此焊盘图形布局也有极大关系。总之，散热和容许损耗都必须探讨，确实进行热计算非常重要。

要点总结如下表。