Στο πεδίο του σχεδιασμού κυκλώματος, η επιλογή των κατάλληλων συσκευών ισχύος είναι το κλειδί για την εξασφάλιση της αποτελεσματικής λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος κυκλώματος.Συνήθως, οι σχεδιαστές εξετάζουν κυρίως δύο τύπους συσκευών ισχύος στο σχεδιασμό κυκλώματος: DC/DC και LDO.Αυτές οι δύο συσκευές έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά και σενάρια εφαρμογής και η κατανόηση της απόδοσής τους και των εφαρμοστέων συνθηκών είναι ζωτικής σημασίας για το σχεδιασμό κυκλωμάτων.
Πρώτον, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο LDO, έναν γραμμικό ρυθμιστή χαμηλής πτώσης ή τη συσκευή χαμηλής πτώσης.Το LDO χρησιμοποιείται συνήθως σε σενάρια που απαιτούν μείωση της τάσης.Τα κύρια πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν χαμηλό κόστος, χαμηλό θόρυβο και μικρό ρεύμα ηρεμίας.Η υψηλή απόδοση του LDO οφείλεται κυρίως στο MOSFET που χρησιμοποιείται μέσα σε αυτό.Δεδομένου ότι το MOSFET P-Channel οδηγείται με τάση, δεν απαιτεί ρεύμα, έτσι ώστε να μπορεί να μειώσει σημαντικά την τρέχουσα κατανάλωση της ίδιας της συσκευής.Επιπλέον, η πτώση τάσης του MOSFET του καναλιού P είναι χαμηλή λόγω της μικρής του αντοχής, καθιστώντας την πτώση της τάσης πολύ χαμηλή.Το LDO απαιτεί πολύ λίγα εξωτερικά εξαρτήματα, γενικά απαιτούνται μόνο ένας ή δύο πυκνωτές παράκαμψης, γεγονός που δίνει σε LDO σημαντικά πλεονεκτήματα στη μικροσκοπική και τον έλεγχο του κόστους.
Στη συνέχεια, διερευνούμε μετατροπείς DC/DC.Ο ορισμός του μετατροπέα DC/DC είναι η μετατροπή της τιμής ισχύος DC, η οποία περιλαμβάνει την ώθηση, το buck, την ώθηση/buck και τα κυκλώματα αναστροφής.Σε σύγκριση με το LDOS, τα κύρια πλεονεκτήματα των μετατροπέων DC/DC είναι η υψηλή απόδοση, η ικανότητα να εξάγουν μεγάλα ρεύματα και μικρά ρεύματα ηρεμίας
.Με τη βελτίωση της τεχνολογίας ενσωμάτωσης, οι σύγχρονοι μετατροπείς DC/DC απαιτούν μόνο ένα μικρό αριθμό εξωτερικών επαγωγέων και πυκνωτών φίλτρων για να λειτουργούν.Ωστόσο, τα κύρια μειονεκτήματα αυτού του τύπου ελεγκτή ισχύος είναι η μεγάλη κυματομορφή εξόδου και ο θόρυβος μεταγωγής και το σχετικά υψηλό κόστος.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επιλογής συσκευών ισχύος, οι σχεδιαστές πρέπει να λαμβάνουν αποφάσεις βάσει της σχέσης μεταξύ τάσης εισόδου και τάσης εξόδου, κόστους, αποδοτικότητας, θορύβου και άλλων δεικτών απόδοσης.Για παράδειγμα, εάν η τάση εισόδου δεν είναι πολύ διαφορετική από την τάση εξόδου, ένας ρυθμιστής LDO είναι συνήθως μια καλύτερη επιλογή, διότι όχι μόνο παρέχει υψηλή απόδοση αλλά είναι επίσης ευνοϊκή για τον έλεγχο του κόστους.Το LDO είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για τα ακόλουθα σενάρια: προϊόντα που απαιτούν θόρυβο υψηλής τροφοδοσίας και καταστολή κυματισμού, συσκευές με μικρή επιφάνεια PCB, όπως κινητά τηλέφωνα, προϊόντα που δεν επιτρέπουν τη χρήση επαγωγέων στην παροχή ρεύματος, τροφοδοτικά που απαιτούν στιγμιαίαΛειτουργίες αυτο-δοκιμής βαθμονόμησης και εξόδου, εξοπλισμός απαιτήσεων με χαμηλή πτώση τάσης και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, καθώς και εφαρμογές που απαιτούν χαμηλό κόστος κυκλώματος και απλές λύσεις.
Αντίθετα, εάν η διαφορά μεταξύ της τάσης εισόδου και της τάσης εξόδου είναι μεγάλη ή η πτώση τάσης είναι μεγάλη, ο μετατροπέας DC/DC μεταγωγής είναι πιο κατάλληλος.Δεδομένου ότι το ρεύμα εισόδου του LDO είναι σχεδόν ίσο με το ρεύμα εξόδου, εάν η πτώση τάσης είναι πολύ μεγάλη, θα χαθεί περισσότερη ενέργεια στο LDO, μειώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα.Σε αυτή την περίπτωση, ο μετατροπέας DC/DC γίνεται καλύτερη επιλογή λόγω της υψηλής απόδοσης και της μεγάλης παραγωγής ρεύματος, αν και μπορεί να φέρει μεγαλύτερη παρεμβολή εξόδου, να είναι μεγαλύτερη και να κοστίζει ελαφρώς υψηλότερη.
Συνοψίζοντας, όταν επιλέγετε μια συσκευή ώθησης στο σχεδιασμό κυκλώματος, ένας μετατροπέας DC/DC είναι η μόνη επιλογή.Κατά την εξέταση των συσκευών Buck, οι σχεδιαστές πρέπει να διεξάγουν μια ολοκληρωμένη ανάλυση όσον αφορά το κόστος, την αποτελεσματικότητα, τον θόρυβο και την απόδοση για να προσδιορίσουν εάν θα επιλέξουν DC/DC ή LDO.Κάθε συσκευή έχει τα δικά της μοναδικά πλεονεκτήματα και περιορισμούς, οπότε οι σχεδιαστές πρέπει να εξετάσουν τις συνολικές ανάγκες του κυκλώματος και των ειδικών συνθηκών εφαρμογής όταν αποφασίζουν ποια συσκευή είναι καλύτερα προσαρμοσμένη για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.