本帖最后由 Spen 于 2024-4-17 21:50 编辑
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降压模块是DIY比较常用的模块之一，淘宝上也有很多模块在卖，常见方案LM2596 TPS5430 MP1584 TPS5460等，但这些模块有些存在开关管是三极管效率低，异步二极管用料性能一般，layout为了小体积妥协，价格过于昂贵且没有散热等一些问题。为了方便，我们可以自己设计一个方案。 经过查阅资料，选择矽力杰SY8303作为此次降压模块的方案。
SY8303 SY8303简介根据手册说明，SY8303最大输出3A负载电流的高效同步降压DC-DC转换器。SY8303在4.5V至40V的宽输入电压范围内工作，集成了主开关和同步开关，高/低侧Rdson110/70 mΩ。 SY8303采用峰值电流控制方案。开关频率可使用外部电阻器从500kHz调整到2.5MHz。该设备还具有超低静态操作功能，可在轻负载下实现高效率。内部软启动限制了通电期间的涌入电流。 SY8303有TSOT23-8封装。 SY8303有内部补偿，热关机和自动恢复，逐周期峰值电流限制，1.5%0.6V参考。手册中说明最小开通时间80ns，最小关断时间110ns。
对于最大40V输入，3A输出的性能，SY8303价格不算贵。
SY8303部分平台价格 电路设计 根据数据手册中说明，设计电路如下。 输出电压设置根据手册中说明如下
故选择110KΩ 15KΩ设定输出电压大约为5V。 频率根据电阻自行设置设置方法如下
设定频率电阻选择110KΩ和49.9kΩ分别测试对应约900KHz和2MHz开关频率。
设计电路如下
由于是SOT23-8封装，且没有散热焊盘，散热困难，所以选择增加散热片用导热胶粘贴7*7散热片到芯片上。 （方便测试时夹夹子焊接了四个环）
对模块进行测试效率测试时接线如图。
测试是电流表外接的形式（其实是直接读的电源和电子负载的电流没有接电流表）测试的是不计线损和接触点发热的板端效率。
对效率测试如下
（测试数据的输入电流是在电源上直接读的可能有误差）
根据测试结果可以发现，高开关频率带来的高开关损耗导致明显的效率降低。
测量纹波2MHz条件下测试已经发布在在https://www.bilibili.com/read/cv33260115/
909kHz纹波测试如下
空载波形
0.1A带载
0.15A带载
0.2A带载
1A带载
2A带载
3A带载
对于设定909KHz开关频率，经过测试发现SY8303在轻载会有降频以降低功耗，除了0.2A以下纹波较大，在0.2A以上时发现纹波均在20mV以内，对于开关变换器而言是较为理想的。 设定2MHz开关频率可以再度降低纹波，但效果没有很大。 对于MCU等数字电路和一些简单模拟电路而言，20mV的纹波表现是足够满足需求的，对于更加精密的模拟电路即便高开关频率开关变换也不足以单独满足供电的低噪声需求，需要采取串联LDO或者额外增加滤波电路的其他手段降低电源噪声。 所以提高开关频率降低纹波的收益不大，但是高开关频率导致发热变多，由于芯片没有散热焊盘，整个模块体积很小，散热较为困难，通过降低开关频率换取温度下降以求长时间稳定工作是比较理想的方案。 至于选择110KΩ设定909KHz开关频率的原因是因为这样可以和反馈电阻使用同一个阻值的电阻，在满足各种性能需求的情况是适当妥协以减少BOM种类降低成本的选择。 温度表现2MHz开关频率不加散热片无法稳定输出5V2A，加了散热片温度依然很高长时间工作大于80℃，这导致电阻因温漂产生阻值变化，输出电压有浮动。这个温度对于长时间工作是比较恶劣的条件，综合考虑，决定不设置2MHz开关频率这一条件。 设定909KHz开关频率测试，当温度稳定后拍摄红外图像如下。 输入12V输出5V 1A温度稳定后测试，正面热成像图象如下。 输入12V输出5V 2A温度稳定后测试，正面热成像图象如下。 （环境温度约25℃，没有主动散热措施）
由于模块本身体积小，虽然温度高但是负载变轻后很快由于发热量变低本身积攒热量不多，温度可以很快可以降低。
结论经过手册阅读设计电路和实际测试，发现SY8303满足了需要的降压需求，拥有比较好的纹波表现，长时间工作依然可以稳定输出，不会出现纹波增加，在长时间2A工作也不会出现过热保护的情况，可以3A输出。 最终电路如下 file:/// 对于电路核算发现除了SY8303和电感以及输入电容耐压值高的成本，其余部分电阻电容成本很低，整个模块成本不高，体积较小，是适合DIY和竞赛使用的。但是由于SY8303不是车规认证的芯片，实际的工业应用需要额外的验证。
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楼主
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多角度测试SY8303国产40V同步降压芯片，通过转换效率、多中电流下的纹波测量以及温度表现综合测量性能