十大开关调节器模块

开关调节器模块现在已成为广泛电子设备中的一个必要特性，它通过存储和释放能量提供了一种更高效的电压转换方法，从一个级别转换到另一个级别。成功的关键是找到一个优秀的电压调节器，它能够提供最佳性能以匹配你的电路需求。

一个优秀的电压调节器是一个高效的调节器，能够将输出纹波保持在最低限度。然而，选择合适的调节器可能是具有挑战性的，因为供应商组件列表中的效率等级并不能告诉你全部情况。

效率本质上取决于输入电压和输出电流，这会在每个应用中有所不同。一些调节器似乎提供超高效的性能。然而，仔细研究细则会发现，这种评级只适用于最大负载，而在轻负载下效率显著较差。这种差异是为什么知道调节器在符合你的应用操作参数的条件下的性能是至关重要的。

性能评级挑战

您可以通过Monolithic Power Systems MEZD71202A-G看到寻找最适合您需求的调节器所面临的挑战的绝佳例子。这个组件是一个开放式框架，输入电压6.5至24V的降压电源模块，持续输出电流为2A，输出电压为5.0V。供应商声称其提供高达92%的峰值效率。

设计师面临的挑战在于，数据表中有一个效率图，但只显示了在12V输入下超过60%负载时的效率曲线。然而，如果您在电路中使用这个调节器与微控制器，并且偶尔有高电流需求，您很少会看到这种效率水平。在低于20mA的负载下，平均效率下降到27%。对于低于70mA的负载，其效率大约为36%，这是大多数微控制器（包括强大的ARM-Cortex设备）操作的典型负载。

问题在于，这种缺乏全面数据的情况适用于所有制造商。

调节器型号评级

为了找到最适合您电路的电压调节器，最好的方法是比较现有电压调节器模块在实际性能上与您的电路设计特定要求之间的对比。这篇文章将在这方面提供帮助，向您展示这些组件一旦脱离包装并在实验室连接后是如何工作的。它还将基于效率和噪声揭示前10名的选择。

报告的发现是基于对电压调节器模块进行了八个月的测试结果，生成了近4000万个数据点。这些测试集中在旨在替代5V或3.3V低压差线性调节器的开关调节器上。

这些结果来自于今年测试的40种不同电压调节器，大多数的额定负载在500 mA到2A之间。所有测试数据都可以在partplayground.com上线查看，并用于得出结论。

结果概览

比较不同品牌之间的测量结果，以获得差异概览是一个很好的方法。展示平均效率的图表，以及最小/最大区域指示其效率的界限，为品牌性能提供了一个很好的相对指标。

按品牌划分的开关调节器效率

下图显示了以1A负载下，按品牌测量的调节器效率结果。这种测量结果的可视化使得发现数据趋势变得简单。在这个例子中，可见的趋势似乎表明某些品牌的平均性能比其他品牌好。然而，细节决定成败，因此请记住每个品牌的样本量是不同的，在得出结论之前应谨慎行事。

然而，这张图表确实向我们展示了在超过大约300mA的负载之后，来自不同制造商的调节器倾向于达到一个相当稳定的效率等级。这信息告诉我们，大多数品牌在处理500mA到2A负载范围的调节器时，在超过300mA负载以上的情况下表现还是不错的。

数据显示，在低于100mA的负载下查看调节器效率时，效率评级的范围非常广泛，从低至15%到高达99%。下面的图表扩展了这部分结果，使差异更容易解读。

该图表显示，如果您正在寻找一个在主要轻载情况下使用的开关电压调节器，进行代表性测试以评估潜在候选产品会比仅依赖数据手册信息更为明智。或者，您可以节省一些时间和精力，查看本文测试中收集的数据，并在partplayground.com上公开。

上图中显示的效率变化也可能是由于某些电压调节器具有比其他调节器更宽的输入电压范围，导致图表上某些品牌显示出较差的效率。您可以通过查看下面的图表来对此进行调整，该图表显示了基于输入和输出电压比率的所有调节器的效率。由于数据集包括输出电压范围广泛的调节器，基于比率来呈现数据是最有意义的。

大多数测试的调节器的输入至输出电压比率小于6。因此，在此比率之外，较少的调节器贡献了数据集。然而，基于可用数据，输入电压显著影响调节器的效率，特别是在轻载下。

按品牌划分的开关调节器噪声水平

在选择开关电压调节器时，另一个重要的考虑因素是输出电压的噪声水平。开关逻辑产生的纹波干扰可能会在某些电路设计中造成问题，选择一个噪声水平低的调节器总是更容易且更实际，而不是在电路中添加额外的组件来降低噪声水平（如果它们太高的话）。

下图比较了不同品牌的噪声性能，但与效率比较一样，每个品牌的样本大小不同可能会影响趋势结果。

这些指示性结果确实表明，有趣的是，一些最高效的调节器也产生最低的噪声水平。因此，这两个因素共同指示了调节器性能质量的总体水平。

测量不同输入电压的噪声水平的结果还表明，对于每个调节器，输出噪声水平保持相对一致，输出噪声水平最显著的变化原因是负载变化。

开关电压调节器评分

我通过为每个调压器分配一个基于其测量性能的得分来确定前10名开关型电压调节器。评分考虑了最大和平均效率，以及在20mA和70mA负载点的绝对效率和噪声水平。得分的基础是每个测试调节器在每个指标中相对于数据集中所有其他调节器的性能。

我设计的评分方案旨在使在所有负载下表现最佳且产生最低噪声水平的调节器获得最高分。确保一个在某个测试点表现异常出色但在其他测试点表现不佳的调节器不会因为人为高分而扭曲结果是至关重要的。

还需要注意的是，评分完全基于性能，因此成本、输出电压和输出电流等因素不影响排名。

现在，让我们来看看经过测试和评分的前十名开关型电压调节器的名单。

开关型电压调节器排名

1. 位居榜首的是GAPTEC Electronic LMO78_05-1.0，初看其提供的产品信息时，由于数据表相对简约，这款调节器可能看起来并不特别。测试结果显示，这款调节器拥有令人印象深刻的最高效率99.3%和稳定的平均效率82.2%，以及相当低的平均噪声5.54mV。在70mA和20mA的轻负载下，它保持了强劲的性能，效率分别为77.5%和77.7%。它展现出了优秀的负载步进响应，但启动需要一些时间，这可能会使它不适用于某些应用。
2. 位于第二名的是GAPTEC Electronic LCB78_05-0.5。这款调节器也缺乏足够的数据表信息，仅提供了满载时效率与输入电压图表和噪声图表。尽管如此，它达到了与顶级型号相同的最高效率99.3%，但平均效率略低，为81.2%。它保持了相当低的平均噪声5.19mV，在20mA负载下略有增加，达到5.34mV。
3. 位居第三名的是Traco Power TSR 2-2433。令人难以置信的是，这个组件的数据手册中并没有包含任何图表，隐藏了其潜力。这款3.3V 2A的调节器能够提供最高效率95.5%和平均效率81%，同时将噪声保持在极低的平均水平，仅为3.79mV。
4. 紧随其后，排名第四的是CUI VX7803-500。这款3.3V 0.5A的调节器提供了高达98.8%的最高效率和76.8%的平均效率。虽然它保持了4.38mV的适度噪声水平，但在负载小于20mA时，平均噪声增加到6.82mV。
5. 排名第五的是XP Power VR05S05。这款5V 0.5A的调节器在高负载时保持了相当好的噪声水平4.85mV，同时设法达到了95.2%的高效率和80.5%的平均效率。在较低负载时，噪声水平确实有所增加，但效率仍保持在舒适范围内。
6. 位居第六的是Traco Power TSR 1.5-2433E。这款3.3V 1.5A调节器以94.6%的整体效率和77.9%的合理平均效率表现良好。在全负载下，其低电压纹波操作的平均噪声水平为3.27mV，尽管在较低负载下效率略有下降，但仍是一个坚实的选择。
7. 第七名是CUI VXO7803-1000。这款3.3V 1A调节器具有94.7%的最高效率和77.8%的相对良好的平均效率。然而，它的噪声水平高于前10名中的其他产品，平均为6.23 mV。
8. 第八名是Recom Power R-78C5.0-1.0。其最大效率达到94.2%，平均效率为77.5%。这款5V 1A调节器在满载时的噪声水平较低，为3.73mV。然而，效率在较低负载下更为明显地下降，20mA以下负载的平均效率仅为60.4%，是此前10名调节器中最低的。
9. 位于第九名的是GAPTEC Electronic LME78_05-1.0。这款5V 1A调节器的最大效率为93.4%，平均效率为78.4%。噪声水平稍高，平均为6.1mV，但在较低负载条件下表现相当不错。
10. 最后，在第十名，我们有GAPTEC Electronic LMO78_05-0.5。这款5V 0.5A模块实现了令人印象深刻的最大效率94.7%和平均效率78.1%。尽管噪声水平略高，为6.31mV，但它是一个在较低负载下表现良好的调节器，尽管在20mA以下的负载下效率会降低到65.5%。

虽然没有进入前十名，但值得一提的是Würth Elektronik生产的调节器。这些组件的数据表在此处检查的所有调节器中标准最高，这就是为什么我经常选择使用它们的原因。在用于此排名的评分方法下，最好的Würth Elektronik调节器排在第十二位，尽管如果产品支持和数据表质量是评分因素，它们的得分会更高。

结论

为您的电路设计选择最佳的开关电压调节器不应该是一件困难的事情。假设您知道关键参数，如输入和输出电压、负载范围内的输出电流，以及最大可接受的噪声水平。在这种情况下，您应该能够基于效率、成本和封装等因素来挑选一个。

从这次练习中得到的关键收获之一是，测试的电压调节器模块的数据表缺乏清晰、可靠和全面的性能数据。如果没有访问关键性能参数的权限，您可能会错过最佳选项。

这次练习的目标是产生一套真实世界性能数据的信息集，以帮助您为设计项目选择最佳的调节器，如果您想进行自己的分析或排名，可以在partplayground.com上获取数以百万计的数据点。请保持关注，更多真实世界的元件分析视频即将来临。不要忘记观看伴随视频，了解更多关于测试和结果的信息。

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