傳統(tǒng)的采用分離器件設(shè)計(jì)的電源變換電路具有很多缺點(diǎn)：電路設(shè)計(jì)與開發(fā)周期冗長；由于具有較高的寄生參數(shù)，電路性能較低；所設(shè)計(jì)電路具有較大的解決方案尺寸；器件選型困難；分離器件較多，系統(tǒng)電路存在可靠性問題�！　〉S著技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了混合集成電路設(shè)計(jì)的概念，從而克服了采用分離器件設(shè)計(jì)電路所存在的問題。混合集成電路dc/dc系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的用分離器件設(shè)計(jì)的電源變換電路系統(tǒng)來說，具有高性價(jià)比、高可靠性、高速度、設(shè)計(jì)周期短等一系列的優(yōu)點(diǎn)。

　　本文結(jié)合fairchild公司設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品，對(duì)混合集成電路dc/dc變換器的設(shè)計(jì)原理、性能及應(yīng)用等進(jìn)行了分析研究。

混合集成電路dc/dc變換器的集成化設(shè)計(jì)方案

　　根據(jù)用戶需求和設(shè)計(jì)的目的不同，fairchild公司推出的混合集成電路dc/dc變換器主要采用兩種設(shè)計(jì)方案。而每一種設(shè)計(jì)方案，電路的設(shè)計(jì)上又有細(xì)微的差別，可以滿足不同用戶的需要。

1 混合集成電路dc/dc變換器設(shè)計(jì)方案1

　　在混合集成電路dc/dc變換器中，內(nèi)部電路集成了控制器、驅(qū)動(dòng)器和mosfet等三種離散器件。對(duì)于每一類產(chǎn)品，其內(nèi)部電路設(shè)計(jì)采用的離散器件可以包括三種離散器件中的全部或部分，具體的設(shè)計(jì)可根據(jù)用戶的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)�；旌霞呻娐穌c/dc變換器設(shè)計(jì)方案1的電路原理如圖1所示。

　　
圖1 混合集成電路dc/dc變化器設(shè)計(jì)方案1

　　從混合集成電路dc/dc變換器設(shè)計(jì)原理圖可以看出，該電路中主要包括控制器、驅(qū)動(dòng)器和mosfet等有源器件模塊。在實(shí)際使用時(shí)，電源輸出端需要外接電感、電容等器件對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行濾波；同時(shí)，輸出的電壓信號(hào)需要接到電路的反饋引腳上，以保證電路的正常工作。

　　采用本方案設(shè)計(jì)的混合集成電路dc/dc變換器含有控制器、驅(qū)動(dòng)器和mosfet等有源器件，其整機(jī)效率可以高達(dá)95%，電源變換系統(tǒng)性能高，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模塊具有更高的性價(jià)比。

　　采用本方案設(shè)計(jì)的混合集成電路dc/dc變換器產(chǎn)品有fan5029、fan5069等。器件寄生效應(yīng)低，輸出電壓紋波低，溫度范圍寬。

2 混合集成電路dc/dc變換器設(shè)計(jì)方案2

　　混合集成電路dc/dc變換器設(shè)計(jì)方案2是在一片混合集成電路dc/dc的設(shè)計(jì)中采用了兩片專用或優(yōu)化了mosfet的同步buck電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其電路原理如圖2所示。

　　
圖2 混合集成電路dc/dc變化器設(shè)計(jì)方案2

　　采用方案2設(shè)計(jì)的混合集成電路dc/dc變換器中，兩個(gè)mosfet器件具有互補(bǔ)的作用，以降低開關(guān)損耗，而這兩個(gè)器件的設(shè)計(jì)位置可根據(jù)設(shè)計(jì)者的實(shí)際需要進(jìn)行布局。該芯片還內(nèi)置直通保護(hù)電路，可以有效防止電路上下橋臂的直通，大大地提高了電路的可靠性。在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)部分，不僅比常規(guī)的電源變換設(shè)計(jì)增加了驅(qū)動(dòng)能力，減少mosfet的開通關(guān)斷損耗，還把boost-trap二極管也集成在芯片內(nèi)部，以簡化外部用戶系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)。

　　dc/dc變換器的電壓輸出端需要外接電感和電容，對(duì)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行濾波，以滿足用戶系統(tǒng)電路的需要。變換器輸出的電壓信號(hào)需要接到芯片的反饋引腳上，以保證電路的正常工作。

　　采用此方案設(shè)計(jì)的混合集成電路dc/dc變換器產(chǎn)品有fdmf6700、fdmf8700等。器件中采用驅(qū)動(dòng)集成電路加兩個(gè)功率mosfet的設(shè)計(jì)方法，寄生效應(yīng)極低，輸出電壓紋波低，工作溫度范圍寬，且節(jié)省了大量的板空間。

接口設(shè)計(jì)

　　采用fairchild公司dc/dc變換器方案設(shè)計(jì)的電源變換器具有較大的電壓輸入范圍，可根據(jù)需要在3.3～24v之間調(diào)整，該公司dc/dc變換器的輸出電流可達(dá)到30a，輸出電壓范圍根據(jù)需要可設(shè)計(jì)為高到輸入電壓的90%或低到0.8v。

　　fairchild公司的dc/dc變換器除了基本的電壓輸入、輸出端口外，一般還有hdrv（上橋臂mosfet驅(qū)動(dòng)引腳）、ldrv（下橋臂mosfet驅(qū)動(dòng)引腳）、gldo（門驅(qū)動(dòng)信號(hào)引腳）、disb（禁止信號(hào)引腳）、pwm（脈寬調(diào)制信號(hào)引腳）、boot（反饋信號(hào)引腳）等信號(hào)端口，具體到各型器件則會(huì)有微小的差異。

功耗情況

　　消費(fèi)類電子產(chǎn)品由于使用環(huán)境以及自身?xiàng)l件的限制，用戶對(duì)所選用器件的功耗要求非常苛刻，尤其是電源變換器等便攜式設(shè)備。

　　以fairchild公司的產(chǎn)品為例，其混合集成電路dc/dc變換器采用集成化方案設(shè)計(jì)，并力求減小mosfet的開通關(guān)斷損耗，整機(jī)效率可高達(dá)95%。由于該變換器具有較高的轉(zhuǎn)換效率，因此內(nèi)部電路熱損耗低，在實(shí)際使用中只需要使用較小的散熱器或不用散熱器，從而可以降低系統(tǒng)電路的總體設(shè)計(jì)成本。