工业电源设计中合适的封装为电路带来的优势

[导读]在设计工业应用时，工程师希望使用能够承受恶劣环境和极端电气条件的坚固可靠的封装。随着集成电路（IC）的演进和小型化，封装也在演进并变得更小。虽然更小的封装会导致更小的整体解决方案，但它们也有一些缺点，使工程师更难快速轻松地对现场出现故障的电路板进行返工，或者从系统中提取热量——这都是工业设计中的重要考虑因素。

在设计工业应用时，工程师希望使用能够承受恶劣环境和极端电气条件的坚固可靠的封装。随着集成电路（IC）的演进和小型化，封装也在演进并变得更小。虽然更小的封装会导致更小的整体解决方案，但它们也有一些缺点，使工程师更难快速轻松地对现场出现故障的电路板进行返工，或者从系统中提取热量——这都是工业设计中的重要考虑因素。

集成电路有多种形状和尺寸，并且可以通过多种方式物理连接到给定电路中。在这篇文章中，我将讨论 TO-263、TO-220 和 SOIC 等各种封装的稳健性，特别是关于 TI 的 LM2576、LM2596、LM2676和 LMR36510 SIMPLE SWITCHER® 降压稳压器。这些封装提供了简单的组装以及卓越的热特性。

便于使用

LM2576、LM2596 和 LM2676 非同步降压转换器只需要输入和输出电容器、功率电感器和钳位二极管即可实现完整的电路应用，这使得每个设计都非常简单，部件数量少，成本低。图 1 说明了具有每个封装选项的产品。

LM2576内部包含52kHz振荡器、1.23V基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压，通常将比较器的负端接基准电压(1.23V)，正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值，其中R1=1kΩ(可调-ADJ时开路)， R2分别为1.7 kΩ(3.3V)、3.1 kΩ(5V)、8.84 kΩ(12V)、11.3 kΩ(15V)和0(-ADJ)，上述电阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整因而无需使用者考虑。将输出电压分压电阻网络的输出同内部基准稳压值 1.23V进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比从而使输出电压保持稳定。

工业电源设计中合适的封装为电路带来的优势

图 1：LM2576、LM2596 和 LM2676 稳压器

与其他具有非常短的引线或封装下方的引线的封装相比，DDPAK 和 TO 封装的长引线便于在组装过程中进行焊接。TO-220 封装使工程师能够将设备用螺栓固定在 PCB 上，如果应用由于方向或运动的快速、突然变化而需要极高的机械稳定性，并且/或者在设备上用螺栓固定额外的散热器，这将非常有用，如果应用需要最大程度的散热。

工业电源设计中合适的封装为电路带来的优势

图 2：用于 LMR36510 和 LMR33610 稳压器的 HSOIC-8 封装

LMR36510 和 LMR33610 的 SOIC-8 封装还提供了更好的抗机械应变能力。这有助于吸收 PCB 上的物理弯曲，从而使终端设备更具弹性。这些引线有助于对 PCB 进行快速目视检查，这在现场调试时很有帮助。TI 的 LMR36510 和 LMR33610 是一个可扩展的器件系列，这意味着该系列中的每个器件都共享相同的引脚排列，从而使工程师可以将相同的 PCB 布局用于多种设计并节省时间。

热性能

LM2576、LM2596 和 LM2676 的封装类型具有出色的散热特性。在几乎所有应用中，都不需要散热器；节省空间并减少成本和零件数量。对于 TO-263 和 TO-220 封装，结壳温度增加 2°C/W。对于具有较小 TSSOP 的开关稳压器器件，结壳温度增加了 30°C/W。

更好的热阻意味着部件在运行过程中不会过热，这使得它（以及整个系统）更加稳定和可靠。随着零件升温，电气特性可能会因零件变热的程度而异。在更高的温度下，效率和调节会恶化。如果某个部件达到其温度上限，它可能会损坏，从而导致系统出现故障。

TI 的应用工程团队针对来自不同制造商的引脚对引脚兼容部件测试了 LM2596 降压转换器的热性能。这些部件将被称为稳压器 W、X、Y、Z。下面的表 1 显示了在短路测试期间 IC 和钳位二极管的测量温度摘要。所有测试均使用 TO-263 封装在具有相同布局和外部组件的 PCB 上执行。