一般在系統設計中，系統電源的設計都是當主晶片選定後才被考慮，而電源方案可以佔用的電路板面積通常是最後才確定。您是不是曾經有遇到過在設計系統電源時，受限於電路板的空間而必須犧牲效率，或嘗試使用線性穩壓器來達到節省空間的目的？如果輸入電壓與輸出電壓的電壓差不大，或許使用線性穩壓器不失為一個精省空間的作法。例如要產生一組從1.2V輸入電壓到0.8V輸出電壓、2A負載電流的電源，您可以用MIC61300（https://www.microchip.com/en-us/product/mic61300 ）（圖1）這個線性穩壓器來達到目的。

MIC61300是一個線性穩壓器，使用3 mm x 3 mm MLF的封裝，它可以利用的輸入電壓範圍是從1.1V到3.6V，可產生0.5V到3V的輸出電壓範圍，最大3A的輸出電流，它於2A的輸出電流下，輸入到輸出的最低工作電壓（Dropout Voltage）不到100 mV（圖2），十分適合1.2V 降壓到 0.8V / 2A的應用。

構成電路的外部基本零件只需要：輸入電容（10 μF）、輸出電容（47 μF）、輸出電壓設定電阻（R1，R2）與連接於CP接腳的內部電荷泵輸出電容（0.1 μF）等5個零件即可。這個電荷泵輸出電容還可以用來控制輸出電壓啟動時的爬升斜率。在2A輸出時整個電路的功耗約為（1.2V – 0.8V）*2A =0.8W，轉換效率約為0.8V/1.2V = 67%，這對於使用3 mm x 3 mm MLF封裝（?JA = 60.7°C/W）的MIC61300來說已可以應付。整個MIC61300電路的PCB布局尺寸只需要約12 mm x 10 mm即可完成這一個電路設計（圖3），也不會產生一般交換式電源具有的切換雜訊。這是線性穩壓器的一個好的應用範例，取得空間與功耗的平衡。

但是，當您需要於輸入與輸出間存在較高電壓差時，例如以下這個範例：從12V輸入電壓降壓到1.2V 輸出電壓 / 4A輸出電流的應用，這時如果有電路板面積的限制時，您是否還考慮用線性穩壓器來設計這個電路呢？這當然不行！因為在這應用中線性穩壓器的輸入/輸出電壓降是（12V – 1.2V = 10.8V），乘上4A的輸出電流會有43W的功率消耗落在穩壓IC上（轉換效率只有1.2V/12V = 10%），電路板如果沒有足夠散熱機制，這方案將無法達成，這也會占用到不合理的電路板面積與空間！在這時候，您就需要較高操作頻率的同步交換式降壓穩壓器來達到維持高效率與省空間的需求。在此推薦您一個不錯的解決方案MIC24046 供參考，它只佔用14 mm x 12 mm電路板面積（見圖4）。

MIC24046是一款可以用引腳來編程（可編程輸出電壓、PWM開關頻率與過載保護電流）的高效率同步交換式降壓穩壓器，有3 mm x 3 mm VQFN的封裝，它具有寬輸入電壓範圍（4.5V~ 19V），提供最大5A的輸出電流。MIC24046 非常適合在侷限空間需要多電壓軌的應用環境。圖5是它的應用電路，看過之後有沒有覺得很簡單呢？

在圖5電路中，比較佔空間的部分是構成同步交換式降壓穩壓器的核心元件MIC24046、輸入電容C1S、輸出電容C3S與C4S以及電感器L1S，其餘的元件可以選擇較小尺寸的產品。在這裡特別提出4個引腳：FREQ、ILIM、VOSET1 與 VOSET2，這幾個引腳可搭接到VDDA（1）、浮接（Hi-Z）或地電位（0）來選擇3個狀態。圖6是VOSET1與VOSET2引腳的搭接組合來設定輸出電壓的列表，共有9個輸出電壓 （範圍0.7V~3.3V）可以選擇。圖7是 FREQ引腳與PWM頻率設定的組合列表 （頻率範圍400 kHz~790 kHz）。而圖8則是ILIM引腳與過載保護電流（3A、4A和5A）設定的列表。透過這些引腳的設定簡化了設計工作並節省了電路板面積。

關於MIC24046的操作效率，可以參考圖9，在12V輸入，1.2V / 4A輸出時約83%，有1W功耗在這電路中, 這對於MIC24046 的VQFN封裝（?JA = 29°C/W）不是大問題。

最後，總結一下，在本文中介紹了2個小而美的電源方案幫助您解決電路板面積有限的問題。MIC61300這個線性穩壓器有3 mm x 3 mm MLF封裝，適合用在具有低輸入（1.1~3.6V）與輸出（0.5V~3V）電壓差的應用，最大電流可到3A，同時兼具低雜訊的好處。

而MIC24046 這個同步交換式降壓穩壓器有不錯的轉換效率，有3 mm x 3 mm VQFN的封裝，輸入範圍是4.5V~19V，可以提供5A的最大輸出電流，並可以利用FREQ、ILIM、VOSET1與VOSET0 4個引腳的搭接組合來改變PWM頻率、過載保護電流與輸出電壓，簡化了電路設計的複雜度，並減少了電路板的使用面積。如果在您的電源方案設計中正好碰到了空間與散熱問題，可以來評估本文中提到的方案，說不定它們就幫了您的忙！

限於篇幅，筆者無法將文中提到MIC61300與MIC24046的設計細節做詳盡的介紹，但是提到了參考的解決方案來精省有限的電路板面積。如果對於這2個元件有興趣，歡迎造訪以下Microchip超連結或掃瞄QR碼以下載本文中提到的Microchip產品資訊：

MIC61300

（ https://www.microchip.com/en-us/product/mic61300）

MIC24046

（ https://www.microchip.com/en-us/product/mic24046）

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本文作者為：Microchip應用工程師經理 周中明