48V转5V/3.3V降压芯片,大电流持续输出需优先选用DC-DC
48V转5V/3.3V,说说我踩过的坑
48V母线在通信、POE、工业控制、储能这些行业里基本是标配了。但把48V降到5V或者3.3V给MCU和传感器供电,这里面的坑比24V系统多得多。压差太大了,48V到3.3V差了44.7V,比24V系统还翻了一倍,热管理和效率稍有不慎就会出问题。
再加上48V系统里经常会有热插拔、感性负载切换这些情况,母线电压尖峰冲到60V甚至80V都是有可能的。所以选芯片的时候,耐压裕量一定要留够,别卡在极限值上用。
先说LDO。48V直降小电流的场景,PW8600这颗可以用。固定输出3.3V和5V两种,输入能扛到70V(耐压80V),静态电流只有1.8μA,PSRR在100Hz处大概80dB。但别被参数忽悠了,这颗芯片在48V输入时输出电流只有15mA左右,电流再大就扛不住了。发热算下来:(48V-3.3V)×0.015A≈0.7W,SOT-23封装还行,但也就这样了。超过十几毫安的场景,还是老老实实上DC-DC吧。
DC-DC这块,平芯微有几颗高压异步降压的芯片可以选,都是外置肖特基二极管续流的方案。48V这种超大压差的场景,异步架构其实挺合适的,结构简单、成本低,高压工艺也成熟。想再抠一点效率的话,选低VF的肖特基(比如SS310、SS28)能把续流损耗压下来。
具体型号我分着说。
PW2312B,SOT-23-6L封装,输入5.5V到60V,输出0.6A,开关频率550kHz,效率大概90%。这颗算是体积最小的选择了,空间被卡得很死的传感器模组或者IoT终端可以优先考虑。BOM也简单,电感、输入输出电容、分压电阻、一颗肖特基二极管就齐活了。48V系统里二极管建议用SS28(2A/80V)或者SS310(3A/100V),耐压留点余量。
PW2815,SOP8-EP封装(带散热焊盘),输入4.5V到80V,输出1.5A,频率480kHz,效率约90%。这颗的耐压余量很充足,80V的耐压对付48V母线的尖峰基本不慌。关断电流小于1μA,低功耗场景也能用。建议在输入端加一颗TVS管,比如SMBJ58A,再配个π型滤波,工业现场的干扰基本能扛住。
PW2153,SOP-8/ESOP-8封装,输入8V到150V,输出能到3A(持续),开关频率140kHz。这颗是 currents 比较大的场合用的,比如工业控制器、通信网关这些。140kHz的频率在纹波和电感体积之间取了个平衡,不算高频但也不至于用电感太大的。耐压150V,48V系统的任何浪涌它都懒得理。
关于输入端的保护,48V系统的浪涌和尖峰比24V猛多了。虽然PW2815和PW2153耐压都有80V以上,PW2312B也有60V,但别裸奔。芯片输入端至少放一颗≥10μF/100V的陶瓷电容(X5R/X7R),再加一颗100μF/100V的低ESR电解电容,能压住线缆电感引起的振铃。热插拔或者感性负载的场合,前端TVS管(SMBJ58A或SMBJ64A)强烈建议加上,别省这个钱。
选型这块,说几个实际搭配:
空间极小、电流不到0.6A的,PW2312B单级直出,简单省事,单层PCB都能布下。
电流0.1A到1.5A的工业控制器,PW2815比较合适,耐压裕量足,带散热焊盘,长时间工作也稳。
要同时出5V和3.3V、后端对噪声敏感的,可以用PW2815降到5V,后面再跟PW8600稳到3.3V。但注意PW8600的电流限制,别超了。
电流1.5A到10A的大功率负载,只有PW2153能顶得住,没别的选择。
超低功耗待机、电流十几毫安以下的,PW8600直接上,1.8μA的静态电流基本等于没耗电。但持续大电流的话要算结温,必要时铺点散热铜皮,或者直接换DC-DC方案。
