工業(yè)電源設計中合適的封裝為電路帶來的優(yōu)勢

在設計工業(yè)應用時，工程師希望使用能夠承受惡劣環(huán)境和極端電氣條件的堅固可靠的封裝。隨著集成電路（IC）的演進和小型化，封裝也在演進并變得更小。雖然更小的封裝會導致更小的整體解決方案，但它們也有一些缺點，使工程師更難快速輕松地對現(xiàn)場出現(xiàn)故障的電路板進行返工，或者從系統(tǒng)中提取熱量——這都是工業(yè)設計中的重要考慮因素。

集成電路有多種形狀和尺寸，并且可以通過多種方式物理連接到給定電路中。在這篇文章中，我將討論 TO-263、TO-220 和 SOIC 等各種封裝的穩(wěn)健性，特別是關于 TI 的 LM2576、LM2596、LM2676和 LMR36510 SIMPLE SWITCHER® 降壓穩(wěn)壓器。這些封裝提供了簡單的組裝以及卓越的熱特性。

便于使用

LM2576、LM2596 和 LM2676 非同步降壓轉換器只需要輸入和輸出電容器、功率電感器和鉗位二極管即可實現(xiàn)完整的電路應用，這使得每個設計都非常簡單，部件數(shù)量少，成本低。圖 1 說明了具有每個封裝選項的產品。

LM2576內部包含52kHz振蕩器、1.23V基準穩(wěn)壓電路、熱關斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內部穩(wěn)壓電路等。為了產生不同的輸出電壓， 通常將比較器的負端接基準電壓(1.23V)，正端接分壓電阻網(wǎng)絡，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1kΩ(可調-ADJ時開路)， R2分別為1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(15V)和0(-ADJ)，上述電阻依據(jù)型號不同已在芯片內部做了精確調整因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡的輸出同內部基準穩(wěn)壓值 1.23V進行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內部振蕩器的輸出占空比從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。

圖 1：LM2576、LM2596 和 LM2676 穩(wěn)壓器

與其他具有非常短的引線或封裝下方的引線的封裝相比，DDPAK 和 TO 封裝的長引線便于在組裝過程中進行焊接。TO-220 封裝使工程師能夠將設備用螺栓固定在 PCB 上，如果應用由于方向或運動的快速、突然變化而需要極高的機械穩(wěn)定性，并且/或者在設備上用螺栓固定額外的散熱器，這將非常有用，如果應用需要最大程度的散熱。

圖 2：用于 LMR36510 和 LMR33610 穩(wěn)壓器的 HSOIC-8 封裝

LMR36510 和 LMR33610 的 SOIC-8 封裝還提供了更好的抗機械應變能力。這有助于吸收 PCB 上的物理彎曲，從而使終端設備更具彈性。這些引線有助于對 PCB 進行快速目視檢查，這在現(xiàn)場調試時很有幫助。TI 的 LMR36510 和 LMR33610 是一個可擴展的器件系列，這意味著該系列中的每個器件都共享相同的引腳排列，從而使工程師可以將相同的 PCB 布局用于多種設計并節(jié)省時間。

熱性能

LM2576、LM2596 和 LM2676 的封裝類型具有出色的散熱特性。在幾乎所有應用中，都不需要散熱器；節(jié)省空間并減少成本和零件數(shù)量。對于 TO-263 和 TO-220 封裝，結殼溫度增加 2°C/W。對于具有較小 TSSOP 的開關穩(wěn)壓器器件，結殼溫度增加了 30°C/W。

更好的熱阻意味著部件在運行過程中不會過熱，這使得它（以及整個系統(tǒng)）更加穩(wěn)定和可靠。隨著零件升溫，電氣特性可能會因零件變熱的程度而異。在更高的溫度下，效率和調節(jié)會惡化。如果某個部件達到其溫度上限，它可能會損壞，從而導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

TI 的應用工程團隊針對來自不同制造商的引腳對引腳兼容部件測試了 LM2596 降壓轉換器的熱性能。這些部件將被稱為穩(wěn)壓器 W、X、Y、Z。下面的表 1 顯示了在短路測試期間 IC 和鉗位二極管的測量溫度摘要。所有測試均使用 TO-263 封裝在具有相同布局和外部組件的 PCB 上執(zhí)行。

表 1：LM2596 在短路測試期間的溫度比較 (24 Vin)

結論

對于出色的熱性能至關重要的工業(yè)設計，請考慮使用采用 堅固封裝的 TI LM2576、LM2596 和 LM2676 穩(wěn)壓器，這些穩(wěn)壓器 可減少部件數(shù)量并具有良好的性能記錄。LMR36510 和 LMR33610 的易用性和可擴展性有助于簡化您的設計并節(jié)省時間。