在设计嵌入式产品时，电源转换芯片是必不可少的，尤其是将高直流电压转换为低压直流电，为嵌入式 MCU 芯片供电的同步降压开关电源芯片，几乎是小型嵌入式产品中必备的器件。因此，DCDC 降压芯片的选型至关重要且具有很高的实用性。今天，我们将深入分析市场上主流的一些 DCDC 芯片，详细了解它们各自的性能指标，希望能为大家的产品设计选型提供一些有价值的参考。
在设计电源电路时，我们首先要明确设计目标，重点思考以下要点：
- 电源输入范围：确定电源能够正常工作的输入电压范围，这直接影响到芯片的适用性和稳定性。
- 输出电压及误差范围：明确所需的输出电压值以及能够接受的误差范围，以确保为后端负载提供稳定的电源。
- 功耗与转换效率：关注芯片的功耗大小和转换效率，这关系到能源的利用效率和产品的发热情况。
- 输出电流与降额系数：计算需要输出给后端负载的电流大小，并考虑采用的降额系数，以保证芯片在安全范围内工作。
- 成本考量：评估能够接受的芯片成本，在满足性能要求的前提下，选择性价比高的产品。
- 芯片布局空间与应用设备：考虑芯片的布局空间以及应用的设备类型，确保芯片能够适配产品的设计。
- 电源拓扑结构：选择合适的电源拓扑结构的芯片，并考虑轻负载时的转换效率和静态功耗。
下面，我们以一个正在开发的项目为例进行说明。该项目是设计一款嵌入式物联网 IOT 智能网关，采用工业级 AC - DC 开关电源提供 12V、5A（60W）的直流电源输入，输入电压范围为 10.2 - 13.8V，典型值为 12V±1.0%。智能网关使用 DC - DC 降压芯片将 12V 电压进行降压，得到 5V、3.3V 电源，为 MCU 及其他接口电路供电。整体按照降额系数 0.8 计算，电源可完整提供 48W 功率。具体的电源功率分配如下：
在分配电源功率时，我们先将电源的总功率乘以 0.8，得到实际能提供给后端的功率。对于这个 60W 的电源，实际提供 48W 功率给产品。然后，将 48W 按照 3 个电压等级进行分配，12V 分配 24W，5V 分配 12W，3.3V 分配 12W。因此，在 DCDC 芯片选型时，我们重点考虑 12V 转 5V 和 12V 转 3.3V 的 DCDC 芯片，终给到芯片负载的电压分别是 5.0V、2A 和 3.3V、2A 两种输出。
在选择 DCDC 电源芯片时，同步降压变换器是当前主流的高效降压开关电路。其典型的电路架构图如下：
这个典型电路能够实现 12V 转 5V、12V 转 3.3V 的需求，并且具有外部器件少、整体尺寸小、成本低等优点，是目前应用非常广泛的一种电路结构。市场上有众多国产品牌的产品可供选择，但每个厂家的芯片参数和指标会存在一些差异，主要体现在封装、开关频率、外部器件参数等方面。为了使我们设计的电路能够灵活选择器件，我们需要进行兼容性设计。在兼容性设计时，选择合适的芯片封装来搭建电路是关键。通过对当前实际芯片市场的统计，我们发现 SOT - 23 - 5、SOT - 23 - 6、SOP - 8、TO - 263 - 5 这四种封装是这个功率等级的 DCDC 芯片常用的封装方式，其中 SOT - 23 - 6 是目前芯片厂家提供多的一种封装形式。因此，本方案将重点以 SOT - 23 - 6 作为兼容设计的选型。
在确定好封装后，另一个重要的步骤是确定封装上引脚的信号定义。从市场上多个主流品牌芯片的情况来看，引脚定义存在多种差异。
以上四种引脚定义都存在，其中种可以兼容第三种的定义，因此我们重点以种引脚定义为例进行设计选型，它的兼容特性也相对较好。
接下来，我们挑选了市场上用量的几种品牌型号进行对比分析，如下表所示（为避免广告嫌疑，隐去具体芯片品牌及型号，只保留对比数据，有兴趣的朋友可以私信获取具体的芯片型号和品牌信息）：
从表中可以看出，第 5 种芯片型号在效率和成本两方面表现，是我们的。
