為你的工程設計選擇合適的電源模塊

如今的許多電信、數據通信、電子數據處理和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統都在利用分布式電源架構供電。這些復雜的系統需要電源管理解決方案，以便能夠監測和控制電源，使之達到非常精確的參數。為了達到這樣的性能水平，大多數設計都使用了FPGA、微處理器、微控制器或內存塊(memory block)。

這種設計的復雜程度給服務(wù)于這些通信基礎設施公司的應用設計人員帶來(lái)了沉重的負擔。他們的選擇很簡(jiǎn)單：要么進(jìn)行投資以顯著(zhù)改善其內部的電源管理能力，要么依靠外部設計公司的專(zhuān)長(cháng)。這些選擇都是不太可取的。

最近，出現了一個(gè)新的選擇：負載點(diǎn)DC/DC電源模塊。這些模塊結合了實(shí)現即插即用(plug-and-play)解決方案所需的大部分或全部組件，可以取代多達40個(gè)不同的組件。這樣就簡(jiǎn)化了集成并加速了設計，同時(shí)可減少電源管理部分的占板空間。

從這些模塊獲得你需要的性能，同時(shí)滿(mǎn)足你的預算和空間要求的關(guān)鍵在于，需要一家掌握不同可用技術(shù)的公司。

最傳統和最常見(jiàn)的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插(SiP)封裝，見(jiàn)圖1。這些開(kāi)放框架的解決方案的確在減少設計復雜性方面取得了進(jìn)展。然而，最簡(jiǎn)單的是在印刷電路板上使用標準封裝的組件。這些組件是典型的低頻率設計(大約為300kHz)，其功率密度不是恒定的。因此，其尺寸使之難以為許多空間受限的應用所接受。下一代電源模塊需要在減少的外形規格(form. factor)方面取得重大進(jìn)展，以提高設計的靈活性。

圖1：傳統SIP開(kāi)放式模塊。

為了實(shí)現設計人員需要的更高功率密度，電源管理供應商必須推高開(kāi)關(guān)頻率，以減小能源存儲單元的尺寸。但是，利用標準組件增加開(kāi)關(guān)頻率會(huì )導致低效率，這主要是由于MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗。這推動(dòng)著(zhù)業(yè)界尋找成本有效地降低DC/DC模塊中MOSFET的驅動(dòng)和電源路徑寄生阻抗的方法，生產(chǎn)與單個(gè)集成電路尺寸相仿的成型模塊。

ISL8201M DC/DC模塊

INTERSIL的ISL8201M模塊集成了一個(gè)完整的DC/DC轉換器所需的大多數組件，包括PWM控制器、MOSFET和電感器。其輸入電壓范圍為3-20V，電流能力為10A。它可實(shí)現比傳統SIP DC/DC模塊高得多的開(kāi)關(guān)頻率，通過(guò)不使用MOSFET封裝并將這些組件共同封裝在一個(gè)緊湊的15×15×3.5mm的QFN封裝中(見(jiàn)圖2)，實(shí)現了極佳的效率和熱性能。ISL8201M是一個(gè)系列模塊中的第一個(gè)產(chǎn)品，尺寸和性能的進(jìn)一步改善正在開(kāi)發(fā)當中。

為你的應用選擇一個(gè)電源模塊

圖2：ISL8201M概念封裝圖。

從效率的角度看，ISL8201M實(shí)現了極佳的性能。此外，QFN封裝優(yōu)良的熱性能可以實(shí)現非常緊湊的設計，而不需要散熱片。這使得ISL8201M達到了大約200W/in3的功率密度，約為傳統開(kāi)放式框架模塊的4倍。

圖3：ISL8201M效率曲線(xiàn)(Vin = 12V)。

當*估一個(gè)特定應用的解決方案時(shí)，尺寸和成本是兩個(gè)主要的考慮因素。但是，在終端應用中其他因素可能同樣重要或更為重要。其中一些額外考慮因素正在研究。