24V直流电源在工业自动化、门禁系统、电梯控制、汽车电子、LED驱动、监控设备等场景中应用极广,是最常见的中压直流母线电压。要从24V母线上稳定降压至下游MCU、传感器、通信模块所需的3.3V/5V/12V等电压,选择一款高耐压、稳定可靠的稳压芯片就成了关键。
针对24V输入这一典型应用,我们梳理了四款覆盖两大技术路线的稳压方案,形成了一套完整的选型矩阵。一条是LDO线性稳压路线,外围极简、输出纹波干净,适合对噪声敏感的小电流精密供电;另一条是DC/DC开关降压路线,效率高达90%,发热低,专门满足大电流供电的需求。
24V稳压方案概述
这里具体看一下这四款芯片:PW8600(80V耐压LDO)和PW75XX(36V耐压LDO)主打线性方案,PW2815(80V/1.5A Buck)和PW2312B(60V/0.6A Buck)则是DC/DC开关方案。它们的输入耐压均远超24V,工作稳定可靠,选型时主要看输出电流和效率要求。
四款芯片核心参数对比
PW8600 —— 80V高耐压超低静态电流LDO
PW8600是一款专为电池供电、宽输入电压应用而设计的高精度LDO线性稳压器。80V绝对最大耐压、1.8μA超低静态电流、±2%输出精度,这几个参数是它最大的亮点。VIN输入范围覆盖VOUT+1V至70V,非常适合24V/36V/48V这样的工业供电场景。
图1:PW8600规格书首页(含典型应用电路)
应用时,有几个小细节值得注意。VIN不超过21V时,直接采用标准电路,CIN和COUT各用10μF即可。但如果VIN高于21V(24V输入显然属于这种情况),建议在VIN和芯片VIN引脚之间串联一只5Ω~10Ω的电阻R1,用来分担芯片上的压降损耗,提升散热表现。简单来说,24V输入时串个电阻,能让芯片活得更舒服。
典型适用场景包括智能电表、烟雾探测器、MCU电源、电池供电设备以及传感器供电。
PW75XX —— 36V低功耗1.5μA高精度LDO
PW75XX系列是36V输入的超低功耗高精度LDO稳压器,包含PW7530(3V)、PW7533(3.3V)、PW7550(5V)等多个固定输出型号。内置高精度输出运放,输出精度±2%,静态电流仅1.5μA,最大输出电流150mA。在24V母线上为MCU、传感器提供稳定副电源,它是个非常轻巧的选择。
图2:PW75XX规格书首页(含典型应用电路)
PW75XX的应用建议和PW8600类似:VIN低于18V时,直接连接即可,CIN和COUT均为10μF。VIN高于18V时(24V输入同样达标),就需要在VIN和芯片VIN引脚之间串联5Ω~30Ω电阻R1来减少芯片自身发热,推荐用10Ω/0.5W的电阻。另外,在CIN位置改用耐压合适的电解电容,可以更好地应对热拔插浪涌。
常用型号方面,PW7533(3.3V输出)专为MCU供电,PW7550(5V输出)适合传感器或继电器驱动。其应用覆盖了电池供电设备、烟雾探测器、传感器、音频/视频设备以及智能家居。
PW2312B —— 60V/0.6A小体积DC-DC降压
PW2312B是内置功率MOSFET的单片式降压型开关模式转换器,输入电压范围5.5V~60V,输出0.6A峰值电流,效率高达90%。550kHz固定开关频率,加上SOT23-6超小封装,外围元件能做到非常精简。和LDO线性方案一比,它在24V转5V或3.3V的过程中,效率高出不少,发热量也明显更小。
图3:PW2312B规格书首页(含典型电路和输出电压对照表)
输出电压通过FB反馈电阻R1/R2设定,公式为Vout = 0.8V × (R1/R2 + 1)。如果固定R1=100KΩ,几个常用输出配置是这样的:1.8V时R2=82.5KΩ,3.3V时R2=32.4KΩ,5.0V时R2=19.1KΩ,12V时R2=7.15KΩ。24V输入时,CIN建议选用47~100μF电解电容,并搭配SS28二极管。这个方案在电表、分布式电源系统、电池充电器以及对纹波敏感的线性稳压器前级预调节中比较常见。
PW2815 —— 80V/1.5A大电流工业级DC-DC降压
PW2815是现有系列里输出能力最强的降压转换器,宽输入电压范围4.5V~80V,最大1.5A输出电流。它采用电流模式控制,环路稳定性好,动态响应也快。SOP8-EP封装自带底部散热焊盘,在大电流应用下热量散得很快。90%的高效率,让它非常适合在24V/48V母线上为3.3V/5V/12V负载提供大电流供电。
图4:PW2815规格书首页(含典型应用电路和BOM说明)
输出电压由公式Vout = 0.812V × (R1/R2 + 1)决定。常用配置是:3.3V输出时R1=50KΩ、R2=16.2KΩ;5.0V输出时R1=50KΩ、R2=9.5KΩ。输入电容的选择需要注意:VIN不超过20V时用22μF×2的MLCC,VIN高于20V(比如24V)时则要换成100μF的电解电容。输出电容方面,Vout在9V以下时用22μF×2 MLCC,Vout不低于12V时则推荐100μF电解电容加上10μF MLCC的组合。续流二极管D1需要选用SS310(3A/100V肖特基)。它适用于高电压功率转换、汽车系统、电池供电系统、分布式电力系统以及工业电力系统等场景。
24V输入应用选型指南
典型24V转5V/3.3V的选型建议,大致可以按负载电流来划分:
如果只是给MCU带少量传感器,总电流不到50mA,用PW75XX系列(比如PW7533或PW7550)就能解决问题,成本最低。如果负载是MCU加上4G模块和少量LED,总电流不超过150mA,选PW8600或PW75XX都可以,但要是对高压裕度有要求,PW8600会更有余量。中等负载,电流在100mA到600mA之间,PW2312B是效率优先的选择。如果是大电流负载,500mA到1.5A的范围,那PW2815就是标准答案,工业级方案可靠耐用。
最后,对于对纹波和信号质量有严格要求的场景,还有一个成熟的组合思路:先用PW2815从24V降到5V,走大电流路径,然后再用PW75XX或PW8600从5V稳压到3.3V或1.8V,专门给模拟电路供电。这样既保证了效率,又拿到了干净的电源。
