如何使用 DCDC 转换器提高系统可靠性并简化设计

可信度的最基本定义是度量的一致性. 如果我们可以在相同条件下始终如一地产生相同的结果，那么该产品是可靠的。简单也是一个重要因素。减少系统中的零件数量可以降低一个组件发生故障和对性能产生负面影响的风险。

例如，在汽车工业中，一个主要问题是内燃机的可靠性。发动机的功能取决于数百个运动部件的完美定时相互作用，因此可靠性对于确保汽车正常运行 10 年以上非常重要。同样，在电力电子领域，大多数 DC/DC 转换器都依赖外部组件来配置设备并实现客户所需的性能。但是，所需的每一个额外外部组件都会给系统增加额外的风险。

由于可靠性和简单性齐头并进，因此设计最简单的部件也往往具有高度可靠性也就不足为奇了。这是因为更简单的产品减少了材料清单 (BOM) 数量，并将尽可能多的外部组件集成到芯片中。高度集成有几个优点，包括减少 BOM 数量和成本、减少电路板空间、减少设计工作和更高的可靠性。高度集成的代价是失去了灵活性。TI LM5575等转换器如图 1 所示，需要 12 个或更多外部组件来配置功能并优化 DC/DC 稳压器设计，以便为特定应用提供最佳性能。然而，除非应用程序有特别严格的要求，否则额外的工作和风险可能不值得。我们是愿意投入工作以完成具有 14 个外部元件的复杂设计，还是购买更简单、可靠性更高的产品？

图 1：LM5575原理图

LMR33610等转换器如图 2 所示，SIMPLE SWITCHER® 提供内部补偿网络，以实现低 BOM 数量并提高可靠性。

LMR33610 SIMPLE SWITCHER®稳压器是一款简单易用的同步降压直流/直流转换器，可提供一流的效率，适用于条件严苛的工业 应用。LMR33610 能够使用高达 36V 的输入电压驱动高达 1A 的负载电流。LMR33610 可提供出色的轻负载效率和输出精度。诸如 电源正常状态标志和精密使能端等特性有助于实现灵活而又易用的解决方案 - 适用于广泛的 应用。LMR33640 在轻负载条件下自动折返频率以提高效率。保护 功能 包括热关断、输入欠压锁定、逐周期电流限制和断续短路保护。通过集成和内部补偿，该器件减少了很多外部组件，并提供专为实现简单 PCB 布局而设计的引脚排列方式。该器件的功能集旨在简化各种终端设备的实施。LMR33610 与 LMR33620、LMR33630、LMR33640（36V、2A/3A/4A）和 LMR36510（65V、1A）和 LMR36520（65V、2A）引脚对引脚兼容，完善了可扩展的 SIMPLE SWITCHER 电源系列。降低了成本并减少了电路板布局修改的工作量。LMR33610 采用 8 引脚 HSOIC 封装。

补偿网络是电源 IC 设计的必要组成部分，以确保稳定的环路响应。传统上，电力工程师设计了外部补偿网络。外部补偿网络的优势在于可以灵活地自由选择组件并优化设计以实现更快的瞬态响应。但设计补偿是一个复杂而艰苦的过程。如果你是一位有足够时间的电力专家，那没问题。如果我们在截止日期前工作或没有必要的专业知识，我们可能没有时间正确设计外部薪酬网络。如果是这样的话，内部补偿大大减少了功率 IC 设计中的步骤数和风险。内部补偿网络将可能对终端设备性能产生负面影响的故障组件或设计错误的风险降至最低。它还减少了设计电源平台所需的时间。

图 2：  LMR33610原理图

固定输出电压稳压器提供了另一种提高可靠性的方法。这种增加的可靠性是以降低设计灵活性为代价的。然而，许多工程师使用降压转换器从电池为 24-V、12-V、5-V 或 3.3-V 电压轨供电。这些电压水平的固定输出版本具有多种优势，包括减少 BOM 数量、提高可靠性、提高输出电压精度以及降低输出噪声。例如，在图 3 中，LM2596只需四个外部组件即可运行。

图 3：LM2596原理图

如果我们正在寻找一种可靠的设备来简化我们的电源设计，LM2576、LM2596 和 LM2676 的外部组件数量都很少，因此它们易于使用。 对于需要更高开关频率的设计，LMR36510 和 LMR33610（与其他 SIMPLE SWITCHER 转换器引脚对引脚兼容，例如 LMR33620、LMR33630 和 LMR33640 等支持 36V IN 的转换器，以及支持 65V IN的 转换 器） LMR36510 和 LMR36520 等） 提供具有低 BOM 成本的紧凑型解决方案。这些器件还包括一些附加功能，例如打嗝短路保护和高轻负载效率，所有这些都在易于使用的 HSOIC-8 封装内。