NS公司

SIMPLE SWITCHER中文名字叫易电源，顾名思义它是一个非常容易控制的电源芯片，推出这样一个中文名字是为了能够方便用户记忆，并且希望SIMPLE SWITCHER这个名字在中国能够让更多的人所熟悉。

更高的集成带来更强的易用

同过去分离式方案相比，SIMPLE SWITCHER现在新推出的方案是一种更为集成的解决方案，它把MOS管和电感都集成在芯片内部，这样它就具有了明显的优势：把外部的元器件减少，优化了电路的设计，使用户不需要考虑怎样的电感、怎样的MOS管，以及选择设置如何高的开关频率，同时在设计版图的时候也非常容易的优化。


图1 SIMPLE SWITCHER电源模块系列

系列产品带来更简化的设计

SIMPLE SWITCHER并不是一款单一的产品，实际上它由几个系列的产品组成，它包含了从第一代到第五代以及电源模块等许多的产品。第一代LM257X到第三代LM267X三个系列在中国市场非常有名，已经有20多年的历史，到今天依然有许多的客户在使用。近几年又陆续推出了第四代、第五代产品，包括SIMPLE SWITCHER的电源模块ＬＭＺ系列。这几个新系列相比较旧的产品来说，无论是产品的性能和尺寸上面都有很大的优势。实际上第一代LM2575在20多年前就投入了市场，并受到广泛的欢迎，一直沿用到现在。到今天SIMPLE SWITCHER产品系列依然是美国国家半导体最畅销的产品系列，每年有超过25000个客户订购这个产品。

第四代SIMPLE SWITCHER产品有六款，具有两种版本，一种是输入电压到42V的版本，一种是电压可以达到75V，它的负载电流有三种，３A、1.5A和0.5A。第四代SIMPLE SWITCHER产品的特性有如下几个方面：

首先它具有可调整的开关频率，从50KHZ到1MHZ范围内，客户在设计时就可以考虑是以效率优先还是以方案的尺寸大小优先，来选择设置不同的开关频率，同时具有可调的软启动和开关同步等特点。另外第四代SIMPLE SWITCHER具有很明显的特点，它采用一种称之为仿电流模式的操作。这种工作模式的主要优点是，当输入电压比较高而输出电压又要求比较低的时候，就比较适合选择这种第四代仿电流模式的操作芯片，因为它可以将占空比降到最低。仿电流模式沿袭了传统电流模式操作的一个优势是它的瞬态响应非常快，非常符合数字负载的要求。为了方面用户的设计，美国国家半导体还创建了一些EXCEL数据表格和辅助设计设计工具，这些设计工作非常方便使用，用户只需要输入一些非常基本的设计指标，例如输出电压、负载电流、输入电压范围、开关频率等，它会自动列出适合您设计需要的第四代产品的型号，并且非常快速的计算出外部元器件的参数。

电源芯片设计的一个很大的难点就是补偿电路的设计，对于一些不是非常有经验的工程师，或一些项目时间非常紧，不愿意将时间和精力花在电源设计的工程师来说，借助这些辅助设计工具就可以大大缩减您的设计时间，它可以推荐一些合适的参数来设计补偿电路。


图2 电源模块性能特性

图3 采用TO-Like封装带来的优势

图4 电源模块抗电磁辐射测试

第五代的SIMPLE SWITCHER一共有11颗不同的芯片，LM2267X和LM22680，它们的输入电压是相同的，从4.5V到42V，也是比较宽的输入范围，适合不同方面的应用，如工业方面、汽车方面以及通信方面等。输出电流有5中不同的版本，0.5A、1A、2A、3A和5A，它们的特点是输入电压范围比较宽，12V或24V的输入电压都可以适用。另外，就像第四代SIMPLE SWITCHER一样，它是频率可调并可以实现频率的同步。它的高精度允许功能也很特殊，一般的芯片的使能引脚都是逻辑引脚，逻辑高使能或者是逻辑低使能，这个高精度允许可以让用户设计一个模拟的电压来打开或者关闭这个芯片，这样做的好处是，当系统里有多片电源管理芯片的时候，利用设置不同的打开电压的赋值，就可以实现非常简单的上电功能，不需要再选择一款上电顺序的管理芯片了。它还具有外部软启动、可调整限流值等特性。另外需要强调的是它采用陶瓷电容器也能保持产品的稳定。

第五代的SIMPLE SWITCHER已经将补偿电路集成进去，用户选择这款电路的时候，只需要使用简单方便的陶瓷电容器就可以使整个电路稳定了，在成本方面是一个优势。

第五代的SIMPLE SWITCHER的11款产品分别对应了频率可调、频率同步、高精度允许功能、软启动、可调限流值以及封装等特性。

“简易设计”电源系统解决方案

从2010年开始，美国国家半导体又陆续推出了一个新的系列SIMPLE SWITCHER电源模块（图1），它的芯片的外部已经没有电感，也没有MOS管，是一个高集成度的电源管理器，它将电感和MOS管全部集成在里面，从整个的外部电路来看，它像一个LDU一样，使用也非常方便。

SIMPLE SWITCHER电源模块面向的市场非常广阔，可以适应于测试及测量仪表、广播用的视频设备、医疗设备、通信网络及基建设备，还有工业自动化等。目前已经推出市场的SIMPLE SWITCHER电源模块有适用于24V轨、12V轨、3.3V/5V轨等，不同的数字负载的应用，都有不同的选择。除了正常工业用的-45度到125度以外，还推出了EXT系列也就是扩展温度范围，降到-55度都可以正常工作。另外在2011年，还将推出高达10A的针对36V和20V不同应用的电源模块（图2）。

相对于市场上的同类产品，美国国家半导体的电源模块有如下优势：

• 封装优势

• 散热能力

• 电磁干扰非常少

• 全部引脚兼容

封装方面是美国国家半导体公司的强项之一（图3），这种封装技术的专利正在申请中，它采用一种特别的引线框架设计，底部一面的焊盘完全裸露，这样做的优势是散热效果非常好，优化线路布局也变得非常容易，因为引脚都在一边，用户在焊接的时候也非常方便。相比较市场上的同类产品，这种线路布局就比较难。

第二，它产生的热能少于同级的竞争产品，对于SIMPLE SWITCHER电源模块，当环境温度达到80度的时候，还可以满负载的正常工作，但对于市场上同类的其他产品来说，到50度就已经不能够满负载的工作了。

第三，可以有效的减少电磁干扰，由于采用屏蔽式电感并把电感集成到内部，而且把噪音比较高的开关节点也集成在内部，在电磁波辐射测试中，不管是水平贴装还是垂直贴装，SIMPLE SWITCHER电源模块都远远低于EN55022的标准（图4）。

第四，SIMPLE SWITCHER电源模块的优势还在于版图设计，相比较于一般的稳压器，它的线路布局大大的简化，由于外部元器件的减少以及开关节点的减少，它的整个环路设计也大大简化，对于一些设计经验不是很丰富以及设计周期要求比较高的工程师来说也是非常有用的。

如需了解更多产品性能和内容，敬请浏览：

http://www.national.com/analog/power/simple_switcher

问答选编

问： 1.本设计工具适用多大功率?能否用于正激的设计?
2.请详细解析设计工具的使用方法?并举例说明?

答： 本设计工具并没有限制功率，根据选用不同的器件，该工具可以支持不同功率的设计。选用适合的器件（如LM5015）就可以利用此工具设计正激电路。

问： 请问SIMPLESWITCHER?易电源系列产品的主要应用场合是？

答：主要在工业应用，通信网络基建设备、医疗、便携移动设备等领域。如果您对电源有效率，简单易用，性能优良等要求，您都可以考虑用Simple switcher来解决。

问： 第5代和第6代的电源芯片的纹波控制如何？输出电源质量能否接近于线性电源输出？

答： 开关电源的纹波与以下因素相关：开关频率、电感量、电容量等等。

选择适合的参数可以使输出的纹波达到10毫伏等级。另一与电源质量直接相关，这一点直接受PCB Layout和EMI吸收的影响。可以参照国半的AN-1229。

问： SIMPLESWITCHER易电源设计工具是否可完成AC/DC开关电源设计?

答： Simple Switcher通常适用于DC-DC的应用。目前该工具还不支持AC-DC的设计。

问： 主要用在哪些场合？有应用案例么？

答：应用场合：医疗、通信网络基建设备等产品均可应用。

应用案例：在医疗和通信网络基建设备，NS均可提供高电压输入的DC/DC产品，LM5116，LM5118在超声产品，LM5575,LM5576在WLAN产品上均有应用，NS可以根据您的不同需求，提供不同类型的产品。

问： 对于集成了电感的器件，如果以后发现电感值偏小，是否可以外部添加？

答： 可以外加，但器件内部针对选用的电感已经做了优化。所以外加电感可能会影响整体的性能，另外某种程度上也失去了使用模块的意义。

问： Simple Switcher有那些产品具有内部补偿网络？能提供型号吗？

答：所有Simple Switcher产品都具有内部补偿，并不需要外部补偿型号有 LM2267x， LM557x 和 LMZ 系列.

问： SIMPLESWITCHER电源模块的应用电压范围有多大？应用功率范围有多大？是否有功率因素矫正功能？提供了那些保护功能？

答：今天的文档中集中描述了各中类型的模块应用电压，电流范围。您可以根据其料号来判断其指标。

我们的SIMPLESWITCHER目前都是DC-DC产品，没有提供功率因素矫正功能。一般的模块都包括输入欠压，输出过流，模块过温等保护功能。您可以参照具体的datasheet得到详细的信息。

问： 电源的纹波输出可以达到什么指标？

答： 根据选用的频率和输出电容量，输出纹波会有不同。 一般应用而言，达到数毫伏至数十毫伏的纹波电压是可以达到的。

问： 最高效率的同步拓扑是指什么？

答：是指采用MOSFET续流替代二极管续流的方式，也就是所谓“同步整流”，是高电流应用中采用的提高效率的方法。

问： WEBENCH离线设计工具怎么使用？

答：WEBENCH可以提供离线设计。只要您在第一次使用时上网注册或发E-mail确认即可，以后就可离线使用。

问： 采用哪些措施可降低开关电源的输出纹波？

答：手段包括提高开关频率，提高输出电容量，（如果电感外置的话）提高输出电感量等等。

问： 请问你们是否可以提供仿真软件？

答：您可以从NS处申请USB或在NS网站上，均可使用仿真软件。

问： 请问根据什么来决定输入或输出电容的大小？谢谢！

答： 输入电容的选用主要根据输入纹波电流大小。

输出电容的选择主要根据负载对输出为纹波电压的要求。

在大多数我们SIMPLESWITCHER产品的datasheet里都有输入电容和输出电容的选型指导。您可以在网上下载参照。

问：在一些单片机的供电上，要求电源在4~5.5V即可，那么使用LM2576等开关电源芯片作为单片机的供电，其纹波是否对单片机的工作造成影响？

答：控制输出纹波电压的手段包括提高开关频率，提高输出电容量，（如果电感外置的话）提高输出电感量等等。

一般我们的SIMPLESWITCHER产品通过使用辅助工具，都可以使最终的设计满足应用要求。

问：您好，您介绍的那种集成了电感和控制器的电源模块在价格方面与之前的传统设计方案有优势吗？会不会价格很贵？

答：集成了电感和控制器的电源模块在价格方面没有优势，其优势在于：1：设计简单，开发人员不需要很专业的电源知识。2：性能优良，产品一致性高。单纯的价格不会比传统的电源低，但整体性价比高。

问： 如果电压纹波要做到10mv以下对模块外的器件是否有特殊要求？

答：通过提高开关频率（如果开关管频率可调的话），提高输出电容量，提高输出电感量（如果电感外置的话）就可以实现10mV以下的纹波。对器件的要求主要是可以工作在较高的频率，以及在大的输出电容量，小的输出电容ESR条件下可以稳定工作。

问： 请问专家，输入电压允许范围是多少？

答：从1点几伏到100V的输入的产品都有。如LM5116电压输入范围就在6V-100V。根据您不同需求来选型。

问： 请问是否有适合LED调光驱动IC，比如PWM调光、TRIAC调光IC。

答：有。如LM3535,LM3528,LM3530，不同需求有不同型号。

问： 在低压差方面有哪些优势，在板级电路设计当中会存 在哪些需要设计人员注意的问题？

答：正电压的芯片可以用在负电压的场合。例如正的BUCK可以用于负的BOOST转换。正的BOOST可以用于负的BUCK应用。

问： 光伏系统需要100~600v直流输入，5v，15v输出的电源，如何设计使得效率最高？

答：我们的SIMPLE SWITCHER产品目前还不能支持这样搞的工作电压。

在您提到的应用场景中，利用变压器是工作的占空比接近40~50%将会比直接降压效率要高。另外需要根据输出功率的不同选择适合的拓扑结构。