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我在國營企業(yè)工作的最后幾年都是在跑水泥廠的生活中度過的，我們那時銷售的水泥配料設(shè)備是我設(shè)計的，現(xiàn)場調(diào)試要去，使用中的維護也要去，更有一家客戶把我一段時間內(nèi)的周末都包了，唯一的目的就是確保設(shè)備在使用中的正常運行，不讓水泥生產(chǎn)出現(xiàn)任何停頓，而我也能得到一筆額外的收入，可讓拮據(jù)的生活過得更自在一點。
水泥廠的環(huán)境與正常的居家、辦公場合不同，粉塵很多，回到住處以后都要洗浴并換一下衣服。那里的溫度會隨著季節(jié)而自然變化，有的屋子還有通風不良的問題，呆在里面常常會有缺氧帶來的發(fā)熱感。大型設(shè)備一開起來就在隆隆作響，各處的地面都在微微地震動，它們啟動的時候燈光都會暗一下，提示你電網(wǎng)電壓又被拉低了。在這種惡劣環(huán)境中的控制設(shè)備也會面臨嚴酷的考驗，我當時的設(shè)計是以適用于工業(yè)場合的 STD 總線板卡結(jié)合自己設(shè)計的接口卡和控制單元構(gòu)成的，充分考慮到了水泥廠的特別需求，但還是會時不時地出一些小問題，因而常常需要去現(xiàn)場處理，有時急急忙忙趕到的結(jié)果就是換一顆熔斷了的保險絲，但在遇到用戶沒有合適的技術(shù)人員時也是沒有辦法的事情。
既然工業(yè)環(huán)境是那么復(fù)雜、嚴苛，在其中工作的設(shè)備出現(xiàn)問題以后會給生產(chǎn)帶來很大的影響，處理起來的成本又非常高，進行系統(tǒng)設(shè)計時選擇合適的材料、結(jié)構(gòu)就是非常必要的，因為要在一開始就讓系統(tǒng)的可靠性能在自己的掌控之中。
針對工業(yè)應(yīng)用的電源管理器件也應(yīng)當有特別的考慮，具體到產(chǎn)品的質(zhì)量級別則應(yīng)當是工業(yè)級的，落實到 Buck 器件上則是需要具有盡可能寬的工作電壓范圍，它們對輸入電壓和負載的瞬態(tài)變化要能快速響應(yīng)以維持輸出電壓的穩(wěn)定，還要能在寬闊的工作溫度范圍內(nèi)保持其固有的特性，避免像我家里正在用的吸頂燈一樣，溫度低了就不穩(wěn)定，開機的時候要閃爍一段時間，等里面的溫度升高了以后才能穩(wěn)定下來。
RTQ6340~RTQ6345 和 RTQ6360~RTQ6365 是工業(yè)級的高壓 Buck 器件，它們分別具有 4.5V~42V 和 4.5V~60V 的工作電壓范圍，完成啟動以后則輸入電壓低到4V也能工作。它們的負載能力根據(jù)型號尾數(shù)的不同而分別是 0.5A、1.5A、2.5A、3.5A 和 5A，工作頻率可以在 100kHz~2.5MHz 之間進行設(shè)定，還可以與 300kHz~2.2MHz 的外部時鐘同步進行工作。最重要的是器件規(guī)格書中所列出的所有參數(shù)在 -40℃~125℃ 的溫度范圍內(nèi)都能得到保障，不會像我用的吸頂燈那樣進行低溫閃爍，一到惡劣環(huán)境就來點什么幺蛾子。
這兩個系列的器件都提供兩種不同的封裝，一種是比較簡單的帶有底部散熱焊盤的 SOP-8（PSOP-8），一種是所有引腳都位于底部的 WDFN。所用的 WDFN 封裝又分為兩種，2.5A 以下負載能力的是 3mm X 3mm 的 WDFN-10SL，3.5A 以上負載能力的則是稍大些的 WDFN-10L，其外圍尺寸為 4mm X 4mm，因而也具有更大的熱容量和散熱能力。與此相應(yīng)的型號定義規(guī)則和封裝引腳定義的差異如下面兩幅圖例所示，選用時需要注意進行識別。
PSOP-8 封裝受到引腳數(shù)量的限制，軟啟動端子 SS 和輸出狀態(tài)指示端 PGOOD 便沒有引出來，但是軟啟動的功能仍然存在，只是軟啟動時間固定為 2ms，這對很多應(yīng)用來說應(yīng)該已經(jīng)夠了，畢竟負載比較輕，啟動過程帶來的輸入端電流沖擊不會太大。
對于負載比較重以及前端電源對負載過載比較敏感的應(yīng)用來說，較長的軟啟動時間就是很有必要的。我曾經(jīng)遇到過的一個客戶的應(yīng)用要求具有超過 100ms的軟啟動時間，在這種情形下就只能選擇具有 SS 軟啟動端子的 WDFN 封裝，通過添加比較大的軟啟動電容來進行支持。
這兩個系列器件的 SS 軟啟動端子也被同時定義為 TR，這對應(yīng)的是所謂的 Tracking 即跟蹤功能，設(shè)計者可以設(shè)定一個供跟蹤的參考信號，讓輸出電壓的上升或下降過程跟隨該信號的變化而變化，這在需要嚴格進行電源啟停時序控制的應(yīng)用中是非常有價值的。
PGOOD 信號是電源準備好的指示信號輸出端，這是一個開漏的輸出端子，應(yīng)用中一般是需要通過一個上拉電阻連接到某個電壓源來實現(xiàn)信號的輸出，如果不使用則最好是將其接地。在連接上拉電阻以后，該端子會在輸出電壓上升到額定輸出電壓的 94% 時從低電平變?yōu)?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E9%AB%98%E7%94%B5%E5%B9%B3/">高電平，這通常意味著電源輸出已經(jīng)正常了，信號接收者可以在收到該信號以后開始新的動作。如果實際的輸出電壓因為意外超過了額定電壓的 109%，這意味著電源供應(yīng)出了問題，PGOOD 端的狀態(tài)就會由高變低，負載收到以后也可以采取適當?shù)谋Ｗo性動作。
在輸出電壓由高到低變化的過程中，前述的 PGOOD 處于高電平或低電平的狀態(tài)需要在電壓回落過相應(yīng)的閾值2個百分點以后才會發(fā)生變化，這是為了避免出現(xiàn)信號的抖動而特別設(shè)置的。
我在過去的技術(shù)支持活動中常?？吹胶芏嘤脩粼陬愃?PGOOD 這樣的地方使用上拉或下拉電阻時會取一個很小的值，這通常算不上一個大的問題，但是這個電阻在兩端存在壓差時會流過不小的電流，而這種電流造成的消耗通常是沒有多大意義的，所以建議讀者在這樣的小地方要多加留意，最好是利用歐姆定律做一個簡單的計算以后再決定電阻的大小，把沒有必要的損耗盡量降低些。
Buck 器件在工作時需要驅(qū)動功率開關(guān)進行工作，這種驅(qū)動是需要消耗能量的，而且頻率越高則消耗越大，基本上就和工作頻率成正比例的關(guān)系。這兩個系列的可設(shè)定工作頻率范圍在 100kHz~2.5MHz 之間，所以其驅(qū)動消耗功率的范圍其實是相當大的。為了盡可能地降低損耗，你可以盡量使用較低的工作頻率，通常這也意味著由此造成的EMI問題會比較好處理，PCB 設(shè)計的難度會比較低，但也存在需要使用較大型的電感和電容的問題，所以在設(shè)計時要進行仔細的權(quán)衡。
當負載很輕的時候，器件會主動跨越一些周期來避免開關(guān)動作的發(fā)生，這便是所謂的節(jié)能模式，它能達成提高輕載效率的效果，但同時也會形成較高的輸出電壓紋波：
這種狀態(tài)在音頻應(yīng)用中可能會帶來令人討厭的噪聲，某些模擬應(yīng)用可能也會對這種狀況很敏感，這時候可以利用 PCB 設(shè)計上的一些技巧將紋波限制在一定的空間里，或是使用低壓差線性穩(wěn)壓器進行二級穩(wěn)壓，立锜有很多這樣的資源可資利用，但是需要注意的是要絕對消除這樣的紋波及其影響是很困難的，只有采用不實施節(jié)能模式的器件才能完全解決，同時需要付出降低效率的代價。
RTQ634x/RTQ636x 系列器件的規(guī)格書對電路設(shè)計、元件選擇都給出了很好的建議，讀者在使用時可仔細閱讀規(guī)格書后嚴格實施，確保設(shè)計過程不出現(xiàn)大的波折。
文末的閱讀原文給出了立锜官網(wǎng)的鏈接，進入以后輸入產(chǎn)品型號即可搜索相應(yīng)的產(chǎn)品資源，也可以利用其中的快速搜尋工具輸入自己的工作條件，系統(tǒng)會自動將最適合的器件清單推送給你，幫你快速找到適合自己需要的產(chǎn)品。
轉(zhuǎn)載自?RichtekTechnology。
