AC米兰官网-安森美工业图像传感器供电方案教程：降压转换器与LDO的优劣对比

　　AC米兰·(中文)官方网站-Milan brand-在评估各类降压转换器用于功率稳压时，必须估算其裸片温度或结温。计算该值需

　　其中， 输出功率 POUT与输入功率 PIN的比值即为该器件的效率。 输入电压 VIN由图像传感器的应用场景决定。 根据欧姆定律， 可通过 PIN除以 VIN来计算输入电流 IIN。

　　以安森美（onsemi）FAN53745 降压转换器为例， 本应用所需的输入电压 VIN为 5V， 输出电流 IOUT为 470 mA， 输出电压 VOUT为 3.2 V。 根据器件数据手册中“负载电流与效率” 曲线图可确定其效率： 在代表 VIN=4.9V 的红色曲线上，当负载电流为 470 mA 时， 效率约为 90%。 代入上述公式， 可得功耗 PD约为167 mW。

　　得到 PD后， 下一步需结合数据手册中的 θ-JA（热阻） 和环境温度参数，安森美部分数据手册使用缩写 QJA 表示 RθJA。 对于 FAN53745， 其 RθJA为 65°C/W， 推荐环境温度为 60°C。 据此计算， FAN53745 的芯片结温为70.9℃ 。

　　参考安森美的 NCP189 LDO，其热阻 RθJA为60°C/W，据此计算出的裸片结温 TJ为107°C。其效率仅为约 36%，这一因素很可能在实际应用中产生重要影响。截至本文撰写时， NCP189 的官网报价（WP，即安森美针对小批量采购、未含任何折扣的公开报价） 为每颗 0.26美元。

　　在安森美的产品中，与该 LDO 工作特性最接近的降压转换器是 FAN53745 。 尽管其热阻 RθJA为65°C/W， 但由于其效率高达约 90%， 计算得出的结温 TJ仅为64.5°C， 明显更低。 FAN53745 的官网报价略高，为每颗 0.40 美元。

　　由此可见， 降压转换器在温度控制方面具有显著优势， 但显然这种优势需要付出更高的成本。

　　若能接受107°C的 TJ值， LDO仍是理想选择。 若面临狭窄封装空间的限制、 散热受限，降压转换器是更好的选择。

　　外壳会封闭大部分甚至全部环境空气， 导致封闭空气的温度升高， 从而加速IC的自发热趋势， 此时IC更像是微型本生灯。 因此在设计电源树时， 必须同时考虑热传递的三种方式——传导、 对流和辐射。

　　另一方面， 若应用采用电池供电或太阳能等可再生能源供电， 效率便成为首要考量。 由于能源并非无限， 您可能会倾向于选择效率更高、 能耗更低的降压转换器。 电池具有单位成本， 减少电池数量对降低整体运营成本也具有显著意义。

　　随着制造工艺和器件规格的不断进步， 如今的经验法则更为精细化，更接近于一个流程：1. 优先假定选用 LDO。 多数情况下LDO成本更低。2. 查阅候选 LDO 的数据手册， 确定其最大推荐工作温度（取自较窄的温度范围， 而非绝对最高温度） 。3. 将该温度乘以 85%（0.85） 以预留安全裕量， 此即安全温度。4. 运用前文公式计算候选 LDO 的芯片结温TJ。5. 若 TJ超过安全温度， 则寻找环境温度额定值更低或 θ-JA 值更低的 LDO。6. 若无 LDO 能满足安全温度要求， 则考虑使用同步降压转换器。

　　需注意特殊情况： 密闭外壳或模块会阻碍气流， 导致环境温度升高并加剧IC自发热效应。 此类场景下， 建议优先选用降压转换器替代LDO。 此外， 在电池供电应用（如远程物联网摄像头） 中， 降压转换器能提供更高效率， 可显著延长电池续航时间。

　　未完待续，下篇推文将继续介绍电源树、噪声影响、安森美经典LDO产品等知识点。