【導讀】分立式開關穩壓器通常難以集成到系統中，這是因為性能大都取決于外部器件、未知的EMC干擾以及受限的額定溫度，因此通常需要外部散熱。RECOM的新型電源模塊打破了這些障礙，提供業界領先的功率密度并采用標準QFN封裝，具有寬輸入范圍和可編程輸出電壓，額定電流為2.5A。
電子系統和產品的設計師一直以來都知道設備內部電源和設備功能是有關聯的。當然，產品性能在很大程度上取決于電壓的精度、噪聲水平以及對負載瞬態的響應，但是可以通過由高效開關調節器產生的電源來控制和優化運行速度和系統功耗。這對物聯網（IoT）來說很重要，因為遠程傳感器和執行器需要在更寬的輸入電壓范圍內工作，還要限制功耗以延長電池壽命，同時產品體積要更小、工作時溫度更低、更可靠，成本也要更低。
在高性能系統中，從電源到單個負載的每個功率轉換階段都需要評估和優化。負載點轉換器（PoL）通常是有多個電壓系統的最佳解決方案，可在需要時提供精確的電壓，最好還提供寬輸入范圍、高效率以及可編程輸出。模塊化 PoL已在市場多年，但很多都來自電信市場，在非常窄的電壓范圍內以很低的電壓提供很大的輸出電流。IoT業界希望看到的是一種低成本、靈活度高、高效、小巧又適用于自動貼裝系統和工業環境的PoL，尤其是使用工業自動化常用的24V電源電壓。
RECOM RPX-2.5 在開關穩壓器和PoL市場中帶來革命性的變化
RECOM Power [1]是一間歷史悠久的低功率和高功率DC/DC和AC/DC轉換器的制造商，近期推出了RPX-2.5轉換器，是一個帶有集成電感的開關穩壓器。這并不是RECOM第一個非隔離DC/DC轉換器；她的TO-220直插封裝R78系列是78xx型線性穩壓器的直接替代產品，累積售出數百萬個，相較于「線性穩壓器」性能更為升級，可在許多應用中大大提高效率并節省總成本。緊隨其后的有RECOM RBB、RPM、R-78AA、R-78T、R420/PL和ROF表面貼裝型，而現在推出的RPX系列（圖1）再次地將這一概念推到了更高的層次。RECOM與主要IC制造商和全球OSAT公司（外包半導體組裝和測試）一起合作開發的薄型RPX-2.5，尺寸僅4.6mm x 4.1mm x 2.1mm，使用方式跟其他「標準款」表面貼裝組件一樣，額定輸出電流高達2.5A，而且跟PoL有相同的性能。
圖1：RECOM集成電感的微型RPX-2.5開關穩壓器
RPX-2.5的規格
RPX-2.5的寬輸入范圍為4.5至28V（24V+15%容差），可調輸出為1.2至6V。保守額定值為2.5A，可以提供更大電流來支持高啟動電流的應用。12V輸入和5V輸出時，效率峰值達到91%，睡眠或間歇性負載應用時負載僅為額定值的3%。
選擇指南
根據不同的輸入和輸出電壓組合，在特定的PCB尺寸和銅厚的情況下可以在高達85°C的環境溫度下確保滿載輸出，無需散熱器或強制風冷。采用了「引線框架上倒裝芯片」（FCOL）技術的小型封裝得以實現這個出色的性能，該技術讓控制IC到PCB焊盤的熱阻非常低。該產品為包覆成型，做成了具有完整環境保護的MSL3級無鉛四方扁平無引線（QFN）封裝。轉換器制程全自動化，使用集成屏蔽電感加上緊湊型設計降低寄生電感，因此本身的EMI極低。轉換器提供短路、輸出過流以及過熱等完整的保護。
外部電壓設置的靈活性
為了有最佳靈活性，可以將電阻連接到 FB引腳來預設輸出電壓。用戶可以選擇最佳輸出電壓、執行「遠端取樣」來實現最佳負載調節，以及增加一個響應速度的前饋電容（圖2中的CFF）以改善對過電流瞬態響應時間。或者可以省略CFF然后增加額外的輸出電容以提高過電流狀態的性能。用戶可以選擇輸出電壓達到降低成本的目的，因為一個產品可以有多種應用（例如可選1.8V、3.3V或5V）。
圖2：RECOM RPX-2.5具有可編程輸出和遙感選項
除此之外，可以更進一步地由外部控制來動態調整輸出電壓。有許多應用以處理器時鐘速度和電源電壓來換取最佳性能和功耗，在IoT應用中最為常見。例如，3.3V/16MHz的微控制器通常消耗30mW，但是在不影響性能的情況下，VCC電壓不能降低于3.2V。如果μC處于非激活狀態（例如等待輸入），時鐘頻率可以降低到1MHz，從而將功耗降到6mW（20%）。但是時鐘頻率為1MHz的時候電源輸出電壓可以降到1.8V且不影響功能。使用降低的電源電壓還可將功耗進一步降低至1.2mW（與最佳功能模式相比降低4%或25倍），在許多能量采集技術的范圍之內（圖3）。RPX-2.5可以通過連接FB引腳到微控制器I/O引腳來輕松實現這種可調的電源電壓功能，而μC可以切換至不同的電阻值以及調整自己的電源電壓。
圖3：微控制器降低了功耗、時鐘速度和電源電壓
完整的解決方案
RPX-2.5需要一個輸入電容器才能正常工作，可以使用10μF的MLCC小型電容。針對高動態輸出負載應用，則建議紋波電流額定值為1.25A或更高的并聯47μF電解電容，但對許多用戶而言電源輸出已有足夠的電容。為了符合EN 55032 Class B的要求，可以添加串聯輸入電感，同時也需要輸出電容，而電容值取決于輸出電壓和負載。與內部安裝的電容相比，這個方式允許用戶只在需要的地方添加輸入和輸出電容，尺寸和額定電壓針對應用進行優化，成為了尺寸更小、成本更低的解決方案。內部安裝電容的額定值必須是規格書允許的最高輸入和輸出電壓。輸出電容也可以安裝在最適合的位置，例如在微控制器電源引腳的附近。
關斷和欠壓鎖定功能
RPX-2.5具有關閉引腳（CTRL），將引腳拉到接地可以用來關閉輸出或產生啟動/關閉的工作時序。引腳由內部電流源上拉，因此外部驅動器可以是開關、集電極開路，漏極開路或3.3V/5V的邏輯信號。在關閉狀態下，RPX-2.5通常僅汲取2.5μA。其中一個CTRL引腳的功能是控制輸入欠壓鎖定電平。UVLO預設在4.1V，但從輸入到CTRL引腳的分壓回路可以將電平設置得更高。例如，使用來自12V或24V電池的較高標稱輸入電壓來防止深度放電低于設定水平時，這會是一個優勢（如圖4所示）。
圖4：輸入的電阻分壓回路設定RPX-2.5的UVLO電平
需要更高瞬態輸出功率？
PoL通常需要能夠為高動態負載提供峰值功率的能力，例如GSM模塊的發射模式。一種解決方案是在規定的尺寸中使其具有最高的峰值電流，但這個缺點就是在低輸出負載時的效率極差。另一方面，如果PoL具有較高的額定短時過電流峰值，那么它可以更小、更高效而且成本更低。RPX-2.5的該功能提供30%的電流提升能力達到3.2A以上并持續5秒，這個時間足以傳輸高功率數據或允許高負載啟動電流。但這不會犧牲到可靠性，根據Telcordia SR-232可靠性指南，該部件在25°C下的MTBF為400M小時。
應用
具有寬輸入和輸出範圍的RPX-2.5適合應用在多個領域。一般來說，它可以與+15%容差的24V工業自動化電源一起使用以提供3.3V或5V輸出電壓。產品的小尺寸帶來了其他的可能性，例如將連接器集成到一個傳感器中可以將5V降至3.3V。RPX-2.5還可以用於自動化測試設備、醫療和成像設備、高密度電源系統，以及IoT等。
RECOM提供評估板RPX-2.5-EVM-1，可以選擇常用的輸出電壓、執行和評估遠端控制和欠壓鎖定功能。評估板具備濾波器符合EN55032 Class B的要求，也提供了測試替代器件的位置以在工作條件和預算範圍內實現最佳的EMC性能。評估板有適當的散熱設計以便評估RPX-2.5的全部性能。
Samples and OEM pricing are available from all authorized distributors or directly from RECOM.
[1] RECOM www.recom-power.com
[2] RPX data sheet Visit RPX serie
來源：RECOM
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