對降壓穩(wěn)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，哪個(gè)設(shè)計(jì)人員也不愿意分配額外的空間給功率設(shè)計(jì)方案,。此外,，由于單片機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)不斷推陳出新，電路板設(shè)計(jì)方案也不斷升級(jí),，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(wěn)壓器便隨著最新IC集成度的提高,、MOSFET技術(shù)的提升及封裝工藝的改良而不斷發(fā)展?？v使這樣,，這些穩(wěn)壓器還是無法滿足新系統(tǒng)的應(yīng)用要求。尤其是系統(tǒng)內(nèi)部的功率密度正日益提高,。其主要原因是開關(guān)損耗阻礙穩(wěn)壓器MOSFET的內(nèi)部性能,。如果不從根本上解決這些損耗問題,，那么只能期望一些微小的性能提升。

　　為何需要零電壓開關(guān)

　　作為Vicor的子公司,，Picor半導(dǎo)體長期專注在提供高性能的,、基于硅的電源轉(zhuǎn)換與電源管理解決方案。Picor市場營銷及業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁Robert Gendron分析說,，造成開關(guān)損耗的主要原因在于：一是,，硬開關(guān)。現(xiàn)今,，大多數(shù)非隔離降壓穩(wěn)壓器拓?fù)涞拈_關(guān)損耗都很大,。原因是在導(dǎo)通和關(guān)斷期間， MOSFET同時(shí)承受高電流和高電壓應(yīng)力,。當(dāng)開關(guān)頻率與輸入電壓增高時(shí),，這些損耗同時(shí)增大，限制了其可以達(dá)到的最高工作頻率,、效率和功率密度,。二是，柵極驅(qū)動(dòng)損耗,。由于柵極驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)的米勒電荷的功耗較高,，導(dǎo)至硬開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動(dòng)損耗也較高。三是,，本體二極管傳導(dǎo),。當(dāng)高電平端MOSFET導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)，高脈動(dòng)電流通過低電平端MOSFET的本體二極管,。本體二極管導(dǎo)通的時(shí)間越長,，反向恢復(fù)損耗和本體二極管傳導(dǎo)損耗便愈高,。本體二極管傳導(dǎo)也會(huì)造成破壞性的過沖和振鈴,。開關(guān)損耗還限制了穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率，開關(guān)頻率越高,，MOSFET開關(guān)時(shí)間就越長,，損耗就越大。如果開關(guān)不能在高頻率切換,，將限制更小型無源組件(電阻,、電容和電感)的使用，從而使穩(wěn)壓器密度受到影響,。眾多電子設(shè)計(jì)師希望在負(fù)載點(diǎn)使用零電壓開關(guān)(ZVS),。

　　針對上述問題，Picor引入了一個(gè)高性能,、高度集成,、軟開關(guān)降壓穩(wěn)壓器平臺(tái),，可高頻工作，大幅度地降低開關(guān)損耗,，提高效率,。

　　PI33XX Cool-Power ZVS降壓穩(wěn)壓器拓樸圖(a)與傳統(tǒng)降壓穩(wěn)壓器拓樸(b)比較

　　PI33XX產(chǎn)品特性

　　Picor PI33XX Cool-Power ZVS降壓穩(wěn)壓器系列產(chǎn)品是Picor剛剛推出的新產(chǎn)品，Picor首席應(yīng)用工程師Chris Swartz介紹說,，該降壓穩(wěn)壓器可提供最大的功率密度和高效負(fù)載點(diǎn)DC-DC穩(wěn)壓,。這款獨(dú)特的高密度降壓穩(wěn)壓器，在一個(gè)表面安裝封裝內(nèi)(10mm×14mm×2.56mm LGA封裝系統(tǒng)(SIP))高度集成了高性能零電壓開關(guān)拓?fù)湟约肮β屎洼o助組件,。增加了點(diǎn)負(fù)載性能,，能提供業(yè)界一流的效率，峰值效率高達(dá)98%.可為板級(jí)設(shè)計(jì)師提供最高的功率密度及設(shè)計(jì)靈活性,。

　　PI33XX降壓穩(wěn)壓器可將8V~36V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為1V~16V的輸出電壓,，輸出電流高達(dá)10A，輸出功率高達(dá)120W.無需任何額外的元件,，采用單線均流方式,，交錯(cuò)使用6個(gè)PI33XX降壓穩(wěn)壓器，可進(jìn)一步增加輸出功率,。

　　Chris Swartz說,，同傳統(tǒng)穩(wěn)壓器采用的硬開關(guān)拓?fù)湎啾龋汶妷洪_關(guān)拓?fù)涫且环N軟開關(guān)拓?fù)?，PI33xx的軟開關(guān)技術(shù)具有更高的效率以及更高的密度性能,。零電壓開關(guān)拓?fù)渫ǔＪ浅删透咝阅芨綦x電源的因素。在PI33xx內(nèi)部集成零電壓開關(guān)拓?fù)?，?shí)乃業(yè)界首創(chuàng),。

　　PI33XX工作原理

　　PI33XX系列產(chǎn)品使用零電流開關(guān)拓?fù)洌试S穩(wěn)壓器在高頻工作,，減少傳統(tǒng)使用硬開關(guān)拓?fù)涞慕祲悍€(wěn)壓器的開關(guān)損耗,，把效率提到最高。PI33XX系列的高開關(guān)頻率也降低了外部濾波元件的尺寸,，提高了功率密度,，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了線及負(fù)載瞬變的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)。PI33XX系列在額定輸入的所有電壓范圍內(nèi)維持高開關(guān)頻率工作,，且沒有降低效率,，最小導(dǎo)通時(shí)間是20ns支持輸入電壓高達(dá)36V時(shí)的最大降壓轉(zhuǎn)換。

　　PI33XX之所以能夠解決傳統(tǒng)穩(wěn)壓器的高導(dǎo)通損耗問題,，是因?yàn)樵诟叨薓OSFET導(dǎo)通之前,，避免高電流體二極管傳導(dǎo);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,。

　　PI33XX系列產(chǎn)品工作頻率在1.5MHz以上,，是傳統(tǒng)高密度穩(wěn)壓器的2倍~3倍,。在更高的頻率工作不僅降低無源組件的尺寸，而且降低外部濾波組件的尺寸,，并允許對輸入瞬態(tài)和負(fù)載瞬態(tài)做出快速動(dòng)態(tài)響應(yīng),。通過改進(jìn)開關(guān)拓?fù)洌軌蛞愿叩男屎透〉某叽鐚?shí)現(xiàn)對更高電壓的穩(wěn)壓,。通過PI33XX中的零電壓開關(guān)拓?fù)洌?Picor為工程師提供了一款高性能降壓穩(wěn)壓器,，可以將36Vin直接調(diào)節(jié)至3.3V，這是傳統(tǒng)硬開關(guān)高密度穩(wěn)壓器所望塵莫及的,。

　　PI33XX系列降壓穩(wěn)壓器只需一個(gè)外部電感和最小的陶瓷電容作為輸入和輸出的濾波,，便可以組一個(gè)完整的高性能穩(wěn)壓器。無需頻率補(bǔ)償,、參數(shù)設(shè)置或增加外部元件,。產(chǎn)品可工作在較寬的-40?C~125?C溫度范圍，允許在絕大多數(shù)環(huán)境下使用,。

　　對于設(shè)計(jì)師面臨的復(fù)雜配電方案方面的挑戰(zhàn),，Picor PI33XX Cool-Power ZVS降壓穩(wěn)壓器是這個(gè)類型中唯一的降壓穩(wěn)壓器，它提供一個(gè)可選的I2C擴(kuò)展故障遙測能力,，允許報(bào)告6個(gè)不同類型的故障,。其他器件可編程的I2C功能包括裕度、使能引腳的邏輯極性和相位延遲,。器件編程很容易通過Cool-Power開發(fā)工具進(jìn)行,。

　　Robert Gendron說：“PicorPI33XX Cool-Power ZVS降壓穩(wěn)壓器系列允許設(shè)計(jì)師在板上實(shí)現(xiàn)高性能的點(diǎn)負(fù)載點(diǎn)電源;負(fù)載點(diǎn)降壓穩(wěn)壓器內(nèi)集成ZVS軟開關(guān)拓?fù)洌瑒?chuàng)建了行業(yè)新的性能標(biāo)準(zhǔn),。結(jié)合Vicor各種功率傳輸至板上的方案,，我們正在實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電鏈，從輸入直至點(diǎn)負(fù)載的最佳的效率,。”