在电器的设计过程中,开关电源部分的选型至关重要,它将直接影响整机的效率、散热和可靠性等多个方面。鼎芯电子围绕降压Buck和升压Boost两类拓扑,提供输入电压从3V到40V、输出电流1.5A到3A的多款DC-DC开关电源产品线供大家选择。下面我们将基于公开选型参数,从工程角度梳理选型思路、参数对比和落地芯片选型的主要注意事项,以供产品研发和采购参考。
开关电源的功率管工作在完全导通或完全关断两种状态,它只在状态切换瞬间才会耗散功率,典型效率通常可以达到80%以上,甚至某些工况可到90%左右。线性稳压器主要是靠调整管的线性区工作,如果输入输出压差越大那么损耗也就越大,多余的能量只能变成热量散掉。这个对于电池供电设备或需要长期待机的产品来说差别直接体现在续航长短和散热成本上。

图 1:鼎芯 DC-DC Buck 降压拓扑示意
鼎芯DC-DC开关电源的产品线长,通常覆盖多种工况,所以工程师在产品选型的时候完全没有必要求 "大而全",只需要按需匹配就可以了。先确认输入电压范围能否覆盖系统最恶劣的供电波动;再评估输出电流峰值与实际余量;最后看静态功耗和效率,决定待机功耗与温升。鼎芯这几款 DC-DC 器件在电压范围、电流能力和静态功耗上各有侧重,适合不同应用场合。下面我们列出了鼎芯DC-DC开关电源的5款典型产品,并对其参数进行了对比,这样可以让大家更好的了解各个产品之间的差别:
五款核心型号参数对比表
| 型号 | 输入电压 | 输出电流 | 静态功耗 | 输出电压 | 开关频率 | 典型效率 | 工作温度 | 封装 | 可兼容型号 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LM2575 | 4~36V | 2A | 80µA | 3.3/5.0/12V 可调 | 52kHz | 80% | -40~125℃ | TO-220-5/TO-263-5 | LM2575 |
| LM2576 | 4~40V | 3A | 80µA | 3.3/5.0/12V 可调 | 52kHz | 87% | -40~125℃ | TO-220-5/TO-263-5 | LM2576 |
| LM2596 | 4~40V | 3A | 80µA | 3.3/5.0/12V 可调 | 150kHz | 83% | -40~125℃ | TO-220-5/TO-263-5 | LM2596 等 |
| MC33063 | 3~40V | 1.5A | 4mA | 可调 | 100kHz | 88% | 0~70℃ | DIP-8/SOP-8 | MC33063 |
| MC34063 | 3~40V | 1.5A | 2.5mA | 可调 | 100kHz | 88% | 0~70℃ | DIP-8/SOP-8 | MC34063 |
我们在做芯片的国产替代的时候不能只看型号名相似。我们要先先核对封装与引脚定义,TO-220-5、TO-263-5、DIP-8、SOP-8 较为常见,但同一封装下不同厂家的引脚顺序未必一致。然后就是开关频率决定外围参数,52kHz 与 150kHz 对应的电感量、输出电容取值不同,如果你只换主控不动外围,那么就有可能带来纹波或稳定性的变化。再者就是静态功耗和效率要一起权衡,如果是常供电的待机电路我们优先考虑选择低静态电流的型号。最后就是温度了,温度范围分 0~70℃和 - 40~125℃两档,如果是工业环境我们应优先考虑宽温选型。

图 2:DC-DC 国产替代选型判断流程
在电路的设计当中,电源布局将直接影响稳定性和EMI表现。所以功率回路们应该尽量设计短而粗,电感走线加宽,输入和输出电容要尽量靠近芯片引脚放置;反馈采样走线则相反,要远离开关节点,减少耦合噪声。地平面尽量保持完整,开关节点下方避免铺铜过近。改板后我们建议先做效率、满载纹波和温升实测实验,在确认裕量后我们再批量导入,这样子比直接量产会更稳妥一些。

图 3:DC-DC 电源 PCB 布局重点示意
我们在做DC-DC产品选型的时候最终应该以规格书为准,实际工况、负载特性和散热条件这些因素都要纳入评估范围。我们把公开参数交给工程师自己判断,比起那些堆砌形容词显然更有说服力。鼎芯这几款产品线的价值,主要在于给国产芯片替代多了一个参数真实、可验证、可对照的选择。