单片开关稳压器-一切都集成在芯片上时

开关调节器可以采用整体结构，也可以由控制器构成。在单片开关稳压器中，每个电源开关（通常为MOSFET）将集成在单个硅芯片中。
使用控制器进行构建时，除了控制器IC外，还必须单独选择半导体并确定其位置。选择MOSFET非常耗时，并且需要对开关参数有一定的了解。
使用整体设计时，设计人员无需处理这些问题。此外，控制器解决方案通常比高度集成的解决方案占用更多的电路板空间。
因此，多年来人们越来越多地采用单片开关稳压器也就不足为奇了。如今，即使对于更高的功率，ADI也有大量解决方案可供选择。
图1在左侧显示了单片降压转换器，在右侧显示了控制器解决方案。图1.单片降压转换器（左）；带有外部开关的控制器解决方案（右）尽管单片解决方案需要更少的空间并简化了设计过程，但另一方面，该控制器的优点是灵活性更高。
设计人员可以选择经过优化且适合于控制器解决方案特定应用的开关管，还可以控制开关管的栅极，因此开关边缘会受到更智能的无源组件部署的影响。另外，该控制器解决方案适用于大功率，因为​​可以选择一个较大的分立开关管，并且开关损耗将与控制器IC相距甚远。
但是，除了这些众所周知的整体解决方案的优点和缺点之外，还有一个容易忽略的因素。在开关稳压器中，所谓的热环路是实现低辐射的决定性因素。
在所有开关稳压器中，应尽可能优化EMC。优化的基本原理之一是最小化每个热环路中的寄生电感。
在降压转换器中，输入电容器和高侧开关之间的路径，高侧开关和低侧开关之间的连接以及低侧开关和输入电容器之间的连接都是热回路。它们都是电流路径，电流随开关的开关速度而变化。
通过快速的电流变化，可以将由于寄生电感引起的电压偏移作为干扰耦合到不同的电路部件。图2.单片开关稳压器（左）和带有控制器IC的解决方案（右），每个都有不同形式的热环路。
因此，这些热回路中的寄生电感必须保持尽可能低。图2用红色标记每个热循环路径，左侧是单片式开关调节器，右侧是控制器解决方案。
我们可以看到，整体解决方案具有两个主要优点。第一，热回路小于控制器解决方案的热回路。
其次，高侧开关与低侧开关之间的连接路径非常短，并且布线仅在硅芯片上完成。与两者相比，对于具有控制器IC的解决方案，必须将连接的电流路径穿过封装的寄生电感，并且常用的焊线和引线框架具有寄生电感。
这会导致更高的电压偏置和更差的EMC性能。结论因此，单片开关稳压器具有其他鲜为人知的EMI优势。
这种干扰的强度及其对电路的影响取决于许多其他参数。但是，就EMC性能而言，单片式开关稳压器与带有控制器IC的解决方案之间存在差异，这是值得考虑的。