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降壓 (Buck) 轉換器

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Richtek Buck Product Family

  • 電流模式Buck轉換器

  • 電流模式固定導通時間Buck轉換器

  • 先進固定導通時間（ACOT™）Buck轉換器系列產品

    立錡獨有的ACOT控制模式不僅具有超快的瞬態響應，而且還改進了傳統固定導通時間架構，實現了在線路、負載和輸出範圍內的恆定平均頻率，大幅減少了干擾和噪聲的問題。 ACOT Buck轉換器可穩定相容於陶瓷輸出電容，不需複雜的外部補償電路從而減少元件數量。 ACOT系列具備閉鎖、打嗝和恆流保護模式。 立錡全系列ACOT Buck轉換器輸出電流最高可達12A，輸入電壓範圍從4.5V至23V，是機上盒、工業和商業低功耗系統、電腦周邊設備、液晶顯示器和電視的理想選擇。 查看 ACOT產品列表。

  • 工業、 汽車和LED照明應用的寬輸入電壓範圍DC/DC電源轉換方案

    立錡為輸入電壓範圍高達60V的應用提供完整的電源轉換解決方案，適用於工業、汽車和專業照明領域的應用。 Buck轉換器在寬輸入範圍應用的關鍵特性有：用於應對嘈雜環境下，穩健的控制架構、用於電源排序的PGOOD和可調軟啟動、用於在更高環境溫度下工作的散熱增強型封裝、可穩定相容於陶瓷輸入和輸出電容器以延長工作壽命。 立錡還提供了符合-40°C至85°C工業溫度範圍的產品以及汽車AEC-Q100標準合格的產品。 查看所選產品列表。


The following is a list of products released in the last

Part NumberDescriptionShareDatasheetFree Sample
RT5753A/RT5753B5.5V, 3A, 1.2MHz, 小封裝同步Buck轉換器 Not available
RT5761A/RT5761B6V, 1A, 小封裝, ACOT® Buck轉換器 Not available
RT5751A/RT5751B6V, 1A, ACOT® Buck轉換器 Not available
RT5750A/RT5750B6V, 1A, ACOT® Buck轉換器 Not available
RT623023V, 6A, 500kHz, ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RT6262A/RT6262B17V, 2A, ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RT6274C/RT6274D18V, 3.5A, ACOT® Buck轉換器 Not available
RT5760A/RT5760B/RT5760C/RT5760D6V 1A, ACOT® Buck Converter in Thin SOT-563 Package Not available
RT628530V, 5A, 500kHz 非同步Buck轉換器 Not available
RT6258BH/RT6258CH集成3.3V/5V線性穩壓器的23V, 8A同步Buck轉換器 Not available
RT6263A/RT6263B17V, 3A, ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RT6256BH/RT6256CH集成3.3V/5V線性穩壓器的23V, 6A同步Buck轉換器 Not available
RTQ634342V, 3.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RTQ634542V, 5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT6273A/RT6273B17V, 3A, ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RT6272A/RT6272B17V, 2A, ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RTQ636560V, 5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Request
RT5800可配置2/3輸出4相同步Buck轉換器 Not available
RTQ636160V, 1.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Request
RTQ634042V, 0.5A, 低耗電, 非同步Buck轉換器 Not available
RTQ636060V, 0.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Request
RT6283B30V, 3A 同步Buck轉換器 Not available
RTQ634242V, 2.5A, 低耗電, 非同步Buck轉換器 Not available
RTQ636260V, 2.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Request
RTQ636360V, 3.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT6308A23V, 8A 同步Buck轉換器 Not available
RT634342V, 3.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT634542V, 5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT80991.5MHz, 600mA, High Efficiency PWM Step-Down Converter Not available
RT6306A23V, 6A 同步Buck轉換器 Not available
RTQ2823A/RTQ2823B17V, 8A, 同步Buck轉換器 Not available
RT636360V, 3.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT636560V, 5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT636060V, 0.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT634242V, 2.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT636260V, 2.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT634042V, 0.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT636160V, 1.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RTQ281618V, 6A, 同步Buck轉換器 Not available
RT634142V, 1.5A, 低耗電非同步Buck轉換器 Not available
RT6252A/RT6252B17V Input, 2A, ACOTTM Buck Converter with Both FETs OC Protection Not available
RT6264A/RT6264B18V Input, 4A, ACOTTM Buck Converter with Both FETs OC Protection Not available
RT6253A/RT6253B17V, 3A, ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RT6260C集成5V線性穩壓器的23V, 10A同步Buck轉換器 Not available
RT6258D集成5V線性穩壓器的23V, 8A同步Buck轉換器 Not available
RTQ2822A/RTQ2822B12A, 17V高效同步Buck轉換器 Not available
RT6203E含VID控制的6A, 18V, 700kHz ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RT6243A/RT6243B12A, 17V, 同步Buck轉換器 Not available
RT6203F含VID控制的6A, 18V, 700kHz ACOT® 同步Buck轉換器 Not available
RTQ2105-QA36V, 3A 高效同步 Buck 轉換器 Not available
RTQ2104-QA36V, 3A, 2.1MHz高效低耗同步Buck轉換器 Request
RTQ2106-QA36V, 3A, 2.1MHz高效低耗同步Buck轉換器 Not available
RT6215F24V, 2A, 800kHz, ACOT® Buck轉換器 Not available
RT57596.5V, 9A, 1MHz, ACOT®同步Buck轉換器 Not available

Buck轉換器的定義

Buck轉換器是一種開關模式的降壓型轉換器，它能提供在高壓降比 (VIN/VOUT) 和高負載電流下的高效率與高彈性。

多數Buck轉換器 (Buck) 包含上橋MOSFET和同步整流MOSFET，根據佔空比切換電路開關來產生穩定的平均輸出電壓。其切換波形再透過外部LC濾波器過濾。

Buck轉換器的特性

MOSFET是在輪流切換的模式下，所以功耗很低；而藉由控制MOSFET的責任週期，可達到高壓降比 (VIN/VOUT)。內部MOSFET的導通電阻 (RDS(ON) ) 會決定Buck轉換器的負載能力，而MOSFET的額定電壓則決定其最大輸入電壓。MOSFET的額定電壓決定其最大輸出電壓。切換頻率及外部LC濾波器決定輸出端的紋波電壓。高切換頻率的Buck轉換器可搭配較小的濾波器，但切換所造成的耗損較高。有些Buck轉換器具有脈衝省略模式（Pulse Skipping Mode, PSM），能在輕載時降低切換頻率，故能提高輕載時的效率。這對於待機時有省電需求的應用非常重要。

立錡的DC-DC產品組合包含了廣泛且不同控制架構的Buck轉換器，有電流模式 (CM)、電流模式-恆定導通時間 (CMCOT)、和立錡專有之先進恆定導通時間 (ACOT) 控制架構等。不同的控制架構適用於不同的產品應用和需求。例如，立錡專有之先進恆定導通時間 (ACOT) 控制架構系列產品和CM和CMCOT架構相比，可提供極快速的暫態響應，為DDR、Core SoC、FPGA和ASIC供電等設備之電源應用的理想選擇。

立錡Buck轉換器架構比較表

關鍵特性 CM
電流模式		 CMCOT
電流模式
恆定導通時間		 ACOT
先進恆定導通時間
架構 BuckConverter BuckConverter BuckConverter
暫態&步階 BuckConverter BuckConverter BuckConverter
VIN/IOUT 範圍
  • 輸入電壓2.5V-5.5V/ 輸出電流可達6A，為低輸入電壓和電池供電應用的理想選擇
  • 輸入電壓可達36V / 輸出電流可達10A
  • 工業用產品輸入電壓可達60V，車用產品輸入電壓可達36V
  • 輸入電壓2.5V-5.5V / 輸出電流可達3A
  • 輸入電壓可達23V / 輸出電流可達12A
負載響應 穩健的 快速的 極快的
電流感測 電流感測會限制最小導通時間 低端電流感測 不需要
最小導通時間 比較長，對低占空比應用有限制 比較短，容許低占空比應用 較短，容許低占空比應用
頻率 固定頻率 穩定的平均工作頻率 穩定的平均工作頻率
穩定相容於MLCC √ √ √
斜率補償 √ 不需要 不需要
外部時鐘同步 √ X X
立錡線上電路
模擬工具 		立即申請帳號開始體驗
(部分產品已經上線)		 即將上線 立即申請帳號開始體驗
(部分產品已經上線)
應用領域 適用於工業用、車用以及穩定負載條件的應用 適用於需要具有相對穩健的負載響應特性的應用中，和需要較短的最小導通時間的應用
(指較高工作頻率結合較大降壓比的狀況）		 適用於存在極快速負載變化的系統，如DDR、Core SoC、FPPGA和ASIC的應用

Buck轉換器選擇標準

以下為選擇適合您應用的Buck轉換器所必須考量的重點。


應用之輸入電壓

哪個輸入電壓範圍最符合您的應用？
立錡的Buck轉換器依輸入電壓範圍分為3類，以滿足不同的應用要求。LV Buck轉換器適用於單節鋰離子電池以及5V電源供電的應用。 額定18V的HV Buck轉換器通常用於從12V供電的應用。 此外，我們還為工業電源或汽車應用提供高達36V輸入範圍的產品。


應用電流之消耗

如何計算功率損耗和最大應用峰值電流？
考慮Buck轉換器的額定電流時，應用中所消耗的平均電流和最大電流都需要考慮。
  • 該應用的平均電流必須比轉換器的額定電流低，如規格書中所提；二者之間的差異和轉換器的功耗與該應用的散熱條件有關。 此平均電流會決定開關MOSFET的平均熱能，其中包括了導通損耗與開關損耗。導通損耗也和內部MOSFET的導通電阻 (RDS(ON)) 有關：即I2 * RDS(ON)。若高側和低側的 RDS(ON)不一樣，在考慮該應用的降壓比時，也須同時考慮高側和低側MOSFET的功耗。開關損耗則與電流、輸入電壓、和開關頻率有關。在一般標準應用中，開關損耗大約是總損耗的30％；但在高輸入電壓或高頻率的應用中，開關損耗則會大幅增加。該應用的總功率損耗可由規格書的效率曲線： BuckConverter 算出。
  • 在檢測應用的峰值負載電流時，必須考慮產品的最大額定電流和過電流保護值。 負載電流和電感峰值或谷值電流之間的差異是電感紋波電流的1/2。因此，紋波電流值也會影響最大應用負載電流和過電流保護值的關係。
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輕載效率

何時選擇 Force-PWM 模式或 PSM 模式?
對於用於低功率待機模式的電源，最好能盡量提高Buck轉換器在輕載時的效率。在全負載範圍內，強制PWM型的Buck轉換器之開關頻率均為固定；也就是，若在輕載時使用高開關頻率，則絕大部分的損耗都會是由開關損耗所引起。
BuckConverter
瞭解更多PSM模式的工作原理和其優缺點。


開關頻率

如何選擇合適的開關頻率？
開關頻率較高就能使用較小的電感和電容，且步階負載的響應較好；然而，會增加開關損耗，且使EMI輻射的頻率範圍變大。開關頻率較高也會限制可實現的最大降壓比：最小責任週期受限於轉換器的最小導通時間和開關頻率： BuckConverter , so BuckConverter
一般而言，較高輸入電壓的應用適合使用開關切換頻率較低的產品。

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BuckConverter


Low BOM cost

如何降低BOM成本？
選擇正確的Buck控制架構，再加上最合適的IC封裝，可為您同時節省被動元件和IC的成本。例如立錡科技的ACOT™控制架構可提供卓越的負載瞬態響應特性，讓您在縮減了輸出電容大小的情況下還能滿足您在大負載脈衝下對電壓跌落幅度的要求。使用晶片倒裝技術的TSOT-23-6封裝，由於無需使用接合線（bonding wires），具有極低的RDS(ON) 和極佳的熱性能，而成本卻維持在最低的水準上。


IC封裝的注意事項

哪個IC封裝最適合您的應用？
立錡的Buck轉換器採用許多類型的封裝：從微小型的CSP 1.3x2.1mm、具成本效益的TSOT-23-6、到較大尺寸的TSSOP-14散熱增強型。
BuckConverter
SOP-8（散熱焊盤），DFN2x2和DFN3x3封裝常用於Buck轉換器：其接腳數有6~12支接腳，方便增加額外功能，而也因有裸露的散熱焊盤，他們能提供良好的散熱性能，且成本較低，所以常被各種應用所採用。可用單層PCB佈局；但若要有較好的散熱性能和電氣性能，則建議使用多層PCB佈局。TSSOP-14或WDFN-14L 4x3有較大的散熱焊盤，所以可以耗散較多的功率。 瞭解更多使用其他包裝時的設計考量。


其他注意事項

外部軟啟動

立錡所有的Buck轉換器都具有軟啟動功能。在轉換器啟用後，責任週期會逐漸增加，使輸出電壓平穩上升，這樣可避免因突然對輸出電容充電而產生的浪湧電流。有內部軟啟動的轉換器會有一固定的軟啟動時間。如果應用中需使用非常大的輸出電容或需要特定的軟啟動時間，則最好選擇由外部控制軟啟動的轉換器，其軟啟動時間可由外部電容來設定。

外部補償

電流模式轉換器的誤差放大器需要補償，以確保電路的穩定。II型補償元件決定轉換器的頻寬及相位。可外部補償的轉換器，即使在不同類型的輸出電容、較寬的輸入和輸出電壓範圍的條件下，在要設定所需的頻寬和相位邊限時，都較有彈性。

可設定頻率

有些轉換器有設定頻率的功能：即開關頻率可藉由外部電阻來設定，提供選擇最佳開關頻率的彈性。

選擇高頻率可降低紋波、元件尺寸，也有較好的瞬態表現。選擇低頻率則可提高效率，或降低高階的諧波。

外部同步輸入

有些電流模式轉換器具有外部同步輸入，使內部時脈可與外部時脈信號同步，如此可精確設定開關頻率（在較敏感頻段，可避免雜訊），也可同時使多個轉換器操作於相同頻率。

低壓差模式或100% 責任週期模式

許多LV系列之電流模式Buck轉換器具有低壓差模式之功能：當輸入電壓下降時，這些Buck轉換器會慢慢增加責任週期，而當輸入電壓低於調節的輸出電壓時，也會繼續導通高側MOSFET。這種功能特別適合於電池供電的應用；當電池電力幾乎耗盡時，能延長電池使用時間。

電源良好(Power Good) 之功能

電源良好 (Power Good) 之功能是監控Buck轉換器的輸出信號，並告知系統輸出電壓在特定的工作範圍。電源良好 (Power Good)，可用於系統初始化、故障保護、或啟動程序。

過電流保護

立錡所有的Buck轉換器都有過電流保護 (OCP)。當電感電流超過OCP值時，轉換器的責任週期會被限制住。若負載繼續增加，將導致輸出電壓下降。然而，在過載發生時，系統會有幾種不同的處理方式：

  • 閉鎖模式OCP：當過載發生、輸出電壓低於欠壓保護 (UVP) 值時，系統會關閉並鎖住。該轉換器需要被重新啟用或輸入新電壓以重新啟動。這種方式可確保過載之後零功耗，但無法自動重啟。
  • 打嗝模式OCP：當過載發生、輸出電壓低於欠壓保護 (UVP) 值時，系統會關閉，並以軟啟動重新啟動。過載持續發生就會看見關閉 / 重啟的週期持續發生，也稱為打嗝模式。打嗝模式的優點是低平均過載電流，且過載情況消失後，可自動重啟。
  • 無欠壓保護 (UVP)：當過載發生時，輸出電壓降低，但沒有欠壓保護 (UVP)。在過載期間，系統持續以OCP電流操作。當過載情況消失後，輸出電壓即立即恢復。但持續以OCP電流操作，在長期過載的情況下，會造成溫度增加。
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Application and Definition of Thermal Resistances on Datasheet2020/07/01