自制还是外购的决策倒向“购买”1 至 10 A 直流稳压器

“自制还是外购”的决策是工程师在系统设计过程中的许多时候都需要解决的问题之一，尤其是在电源方面。但是，对于需要适合众多系统的 1 A 到 10 A 电源的设计人员来说，推演逻辑已发生变化：是时候重新考虑过去的假设并选择外购了。

与射频收发器一样，电源被公认为难以有效和高效地实现。它们还受到法规和 EMC/EMI 合规性问题的困扰，即使低压 DC/DC 电源和稳压器也不例外。而且它们往往并非设计中的独特因素，为什么要将时间花费在它们上面呢？

这是一个被反复问到的问题，而“最佳”答案随着最终应用和技术的进步以及可用资源、上市时间压力、设计外形尺寸，当然还有成本考虑等因素而变化。

每个功耗分段都有自己的因素

长期以来，人们一直认为，对于 10 A 以上（和 >100 W）的输出，由于存在因有源和无源元器件尺寸较大而造成的机械问题，并且 IR 压降是主要的设计因素，因此“外购”方式更合逻辑。在此范围内，从合格的供应商处购买经认证的现成装置合情合理。

相反，对于 1 A 以下的低电流端，“自制”似乎是更明智的选择，因为这类功率水平的设计要简单得多，潜在的令人不快的意外事件更少。当然，元器件和散热问题也要少得多，IC 和现成的设计都有很多值得考虑的不错选择。

那么介于 1 A 和 10 A 之间的中间电流区域又该如何呢？这一直是最难抉择的区域。如果快速浏览一下有代表性的 BOM，不难得出结论，自制可以节省一定的成本。虽然没有准确可信的数字，但有根据的猜测表明，至少在几年前，这种情况下做出“自制与外购”决策的比率大致均等。

但时过境迁，如今“外购”往往是更好的决策，原因如下：

• 对大多数产品而言，电源并非设计人员希望投入时间和精力的方面，他们往往面临其他优先级更高的挑战。
• 存在大量的直流稳压器架构（不仅数量多，而且每个都需要微妙的权衡），这可能令人晕头转向，难以掌控。
• 如今的市场和法规要求在较宽的负载范围内实现更高的效率，这是一项非常艰巨的目标。
• EMI/RFI 限制随功率水平的提高而增加，而且还会随新法规的实施变得日趋严格。
• 最后，还存在 EMI/RFI 和效率性能的测试和认证过程。这一过程不仅昂贵而费时，而且除非您有丰富的设计经验和法规知识，否则测试容易失败且难以通过认证。

简而言之：设计一个中规中矩的中端电源并非难事，但要设计一个真正出色的电源却很难 – 实现最后几个百分点的突破是项艰巨的任务。

但也有好消息。在现实情况、用户需求和技术进步的共同推动下，现在可以使用直流稳压器，以易于使用、经济高效且非常小巧的封装化解中端电源的问题。而且它们还经过了认证，符合所有相关要求。

以下是一些不同供应商的产品示例，展示了这类装置当前必须具备的功能：

Analog Devices (Linear Technology) 的 LTM8065 是一种低噪声电源，具有较宽的输入电压范围（3.4 V 至 40 V）和输出电压范围（0.97 V 至 18 V）。它可以提供 2.5 A 的连续输出电流（峰值 3.5 A），并且从零到满负载的效率均超过 88%。它需要四个小型外部无源元件，并采用纤薄的 6.25 × 6.25 × 2.32 mm BGA 封装。

图 1：Linear Technology（现隶属 Analog Devices）的 LTM8065 在极小的封装内提供了宽 DC 输入和输出范围、高效率以及大于 3 A 的输出（图片来源：Analog Devices）

接下来，Texas Instruments 的 LMZM33602 是具有 4 至 36 V 输入、1 至 18 V 输出的 2 A 降压 DC/DC 模块，其中包括功率 MOSFET 和一个屏蔽式电感器，采用 9 × 7 × 4 mm 18 引脚 QFN 封装；而且只需要四个小型无源元件。它的工作温度范围为 –40°C 至 +105°C，效率高达 95％。

图 2：Texas Instruments 还提供小型 DC/DC 稳压器。LMZM33602 在其 9 × 7 × 4 mm 封装内包含了功率 MOSFET 和一个屏蔽式电感器。（图片来源：Texas Instruments）

Maxim Integrated 提供的 MAX17536ATP+ 是一种高效率的高压同步降压型 DC-DC 转换器，具有集成的高压侧 MOSFET。它在 4.5 至 60 伏 V 输入电压下工作，可在 0.9 V 至 0.9 x V_IN 范围的输出电压下提供高达 4 A 的电流。它可以在脉冲宽度调制 (PWM)、脉冲频率调制 (PFM) 和断续导电模式 (DCM) 控制方案下工作，采用 20 引脚 5 × 5 TQFN 封装。

图 3：Maxim Integrated 的 MAX17536ATP+ 可在高达 60 v 的直流输入下工作，在 0.9 V 至 0.9 x VIN 的输出电压下提供高达 4 A 的电流。（图片来源：Maxim Integrated）

以上许多装置还提供了其他功能，例如软启动、可调频率、同步功能，甚至包括对医疗设备而言极为重要的电流隔离功能。

因此，自制还是外购的决策现在强烈偏向外购一方，但与此同时，要做出选择仍需充分的理由。而且，“自制”和“外购”之间的边界正下降到 > 1 A 的范围，因为那些将购买决策降低到 1-10 A 范围内的相同驱动力正使其冲破 1 A 的关口，进而影响 < 1 A 的范围。在技术进步面前，最好的规则莫过于“一切皆有可能！”（并且始终乐于探讨先前的假设。）