降壓穩壓器的關(guān)鍵要求通常是尺寸和效率。由于印制電路板面積彌足珍貴，沒(méi)有誰(shuí)愿意分配額外的空間給功率設計方案。此外，由于單片機和數字信號處理器（DSP）不斷推陳出新, 電路板設計方案也不斷升級,盡管功率有所增加，但產(chǎn)品尺寸卻不能增大了。因此，高密度穩壓器便順著(zhù)最新IC集成技術(shù)、MOSFET及封裝工藝的改良而不斷發(fā)展。
縱使這樣, 這些穩壓器還是無(wú)法滿(mǎn)足新系統的應用要求. 尤其是系統內部的功率密度正日益提高。其主要原因是開(kāi)關(guān)損耗阻礙穩壓器MOSFET的內部性能。同時(shí)，需要更高的V(in)/V(out)轉換比例及更高的開(kāi)關(guān)頻率。如果不從根本上解決這些問(wèn)題，那么只能期望些微的性能提升。
Picor引入一個(gè)高性能、高度集成、軟開(kāi)關(guān)降壓穩壓器平臺, 可高頻工作,大幅度地降低開(kāi)關(guān)損耗,提高效率。PI33xx采用零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓撲允許在更高頻率和更高輸入電壓進(jìn)行操作，而且不會(huì )犧牲效率。同傳統穩壓器采用的硬開(kāi)關(guān)拓撲相比，零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓撲是一種軟開(kāi)關(guān)拓撲。同傳統穩壓器相比，PI33xx的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)具有更高的效率以及更高的密度性能。零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓撲通常是成就高性能隔離電源的因素。在PI33xx內部集成零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓撲，實(shí)乃業(yè)界首創(chuàng )。
圖1給出PI3301(PI33xx系列產(chǎn)品的3.3V版本)與業(yè)界常用高密度穩壓器對比的效率性能。PI3301采用零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）或軟開(kāi)關(guān)拓撲，而競爭產(chǎn)品則采用硬開(kāi)關(guān)拓撲，圖1中給出輸入電壓分別是12V、24V和36V時(shí)的效率性能。從圖1中的對比可以看出，硬開(kāi)關(guān)穩壓器在較高輸入電壓時(shí)效率退化。這個(gè)效率退化是硬開(kāi)關(guān)拓撲中開(kāi)關(guān)損耗帶來(lái)的直接結果。
PI33xx系列產(chǎn)品工作頻率在1.5MHz以上，是傳統高密度穩壓器的2～3倍。在更高的頻率工作不僅降低無(wú)源組件的尺寸，而且降低外部濾波組件的尺寸，并允許對輸入瞬態(tài)和負載瞬態(tài)做出快速動(dòng)態(tài)響應。
圖1：Picor PI3301 Cool-Power ZVS降壓穩壓器與競爭產(chǎn)品的效率性能對比。
PI33xx內的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）開(kāi)關(guān)拓撲
圖2是對傳統降壓拓撲與采用零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓撲的PI33xx進(jìn)行直接對比。首先，常用的方法是在完整開(kāi)關(guān)周期起始處(圖2中黃色豎條表示)，高端MOSFET得到指令而導通。在導通之前，有電流流經(jīng)輸出電感器和同步MOSFET。為了避免兩個(gè)MOSFET的交叉傳導，在關(guān)閉同步MOSFET和開(kāi)啟高端MOSFET之間存在一個(gè)微妙的平衡。
圖2：PI33xx降壓拓撲與傳統產(chǎn)品的對比。
PI33xx之所以能夠解決傳統穩壓器的高導通損耗問(wèn)題，是因為在高端MOSFET導通之前，避免高電流體二極管傳導；使高端MOSFET的漏極-源極電壓為零或接近零，而且不產(chǎn)生高電流尖脈沖或有破壞性的振鈴。針對Q1的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）動(dòng)作，在Q1導通時(shí)可以消除米勒效應，允許在導通時(shí)使用更小的驅動(dòng)器或更低的柵極驅動(dòng)。
通過(guò)改進(jìn)開(kāi)關(guān)拓撲，能夠以更高的效率和更小的尺寸，實(shí)現對更高電壓的穩壓。通過(guò)PI33xx中的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）拓撲, Picor為工程師提供了一款高性能降壓穩壓器，可以將36Vin直接調節至3.3V，另外，導通時(shí)間最短20ns,支持36:1的高比率轉換，這是傳統硬開(kāi)關(guān)高密度穩壓器所難達到的。
Picor Cool-Power ZVS 降壓穩壓器非常容易使用。只需輸入/輸出電容, 和一個(gè)輸出電感就是所有需要外加的元件，無(wú)需外部參數設置。引腳對引腳兼容, 可很容易的轉換更高或更低電流的元件, 只需 以 “拿掉-貼上”的方式布線(xiàn)。如果另有其他功能, 增加不同應用的靈活性。
圖3：Picor Cool-Power尺寸大小和與同行產(chǎn)品轉換效率對比。
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