開關型穩壓器已經存在數十年，產品也在不斷地推陳出新。部分新產品提供了已有產品不具備的功能，但絕大多數只是作為已有設計的替代品，整合一些新的功能。

工程師根據應用選擇開關轉換器時，通常使用輸入電壓、輸出電壓、輸出電流作為主要參數。工程師選擇了針對特定產品的器件后，如果器件滿足新設計參數要求，就傾向于在下一設計中使用相同器件。構建第一款設計時獲得的經驗和信任使其方便地反復使用相同設計。這正是為什么 10 年，甚至 15 年的老式開關穩壓器仍然非常流行的原因。

雖然集成工藝在發展，但卻難以看到開關穩壓器領域的技術進步。下面，我們就從參數之外的角度討論現代開關穩壓器為什么遠遠優于老式產品，如果您還在使用老式產品，您會意識到是時候改變了。

您能猜到哪個 2A 電源使用了現代開關技術嗎？

改進原因 1：工藝技術
用來制造開關穩壓器的工藝對產品能夠達到的指標影響巨大。現代化工藝支持更快的開關頻率。一般而言，較高的開關頻率對設計帶來的好處是較小的外形尺寸。較高的開關頻率使電感尺寸小許多，并可使用更小的輸出濾波電容。結合現代開關穩壓器 IC 本身大幅縮小的外形尺寸，使得電源整體尺寸大大減小，可能在縮小 50%同時不會影響輸出質量。

開關穩壓器的開關單元(內部開關產品)本質上是場效應晶體管(FET)。這些開關單元在功率方面的優勢使得器件具有更高的開關容限(從輸出電流考慮)，發熱也小很多。對于功率開關，開關 FET 的關鍵參數是 Rds(on)——漏源電阻。新型集成工藝能夠實現毫歐級 Rds(on)——比老式產品降低 10 至 100 倍。低 Rds(on)也使得同步整流成為可能，用高效率 FET 代替傳統的高損耗整流二極管。對于電源設計的影響是穩壓器能夠提供更高的輸出驅動，同時工作在低溫狀態，提高整體方案的可靠性。

工藝技術的提高也改善了開關穩壓器的靜態功耗。即使與短短幾年前的設計相比，現代開關技術的靜態功耗也降低了許多。可大幅節省功率、降低發熱——這對手持產品意義重大，當然，也有利于其它任何設計。

改進原因 2：集成
基于上述討論，集成工藝的進步從本質上改善了功耗、輸出功率等技術指標。由于現代集成工藝允許采用更細的線寬，能夠提供更大的容量，從而將更多的外部電路集成到硅片內部。許多新產品內置補償電路，省去了許多外部無源元件。使最終設計具有更小的外形尺寸，而且設計簡單。

過去，內置開關的穩壓器只能提供較低的輸出電流——小于 1A，并且需要外部開關二極管。工藝技術的大幅進步，允許在單一芯片集成先進的 FET 開關，并且提供更高的輸出功率(1 至 10A)，產品尺寸更小。

改進原因 3：架構
開關穩壓器架構必須考慮驅動開關的邏輯算法以及開關架構本身。由于現代工藝在 IC 內部提供了更大空間，就有可能采用更多的控制邏輯，同時提供不同的工作模式。利用不同的工作模式，就有可能在不同的工作環境下提高轉換效率。現代開關穩壓器具有多種工作模式，確保在寬范圍工作條件下保持高效。

開關穩壓器內部的開關架構也直接影響工作效率。在中 / 高等負載條件下，具有同步開關控制的開關穩壓器效率較高。過去，整合了同步開關控制的產品非常昂貴，主要采用開關控制器(即控制外部開關的產品)。目前，多數開關穩壓器則集成了同步開關和功率 MOSFET 開關，由此提高效率，并獲取低成本設計。

同步開關操作及其相關的開關損耗，使得基本的同步開關穩壓器在輕載條件下效率較低。先進的多模控制架構避免了這一問題，在整個負載范圍內保持最佳效率。現代開關穩壓器提供同步開關以及多模控制，能夠在較寬的輸出負載范圍內保持最高工作效率。

總結
我們在上文討論了現代化開關穩壓器優于傳統設計的關鍵因素。新產品帶來的利益是驚人的：較小的外形尺寸、設計更簡單、工作溫度低、效率高，以及較高的集成度，提高最終產品的健壯性和可靠性。

現在，您了解到技術的進步，您需要采取的行動是：把歷經磨難、老態龍鐘的開關穩壓器更換成新型的現代化產品，由此為新設計及已有設計增添優勢。

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審核編輯 黃昊宇