如何選擇合活的DCDC電源模塊

許多電信、數(shù)據(jù)通信、電子數(shù)據(jù)處理和無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都在利用分布式電源架構(gòu)供電。這些復(fù)雜的系統(tǒng)需要電源管理解決方案，以便能夠監(jiān)測和控制電源，使之達(dá)到非常精確的參數(shù)。為了達(dá)到這樣的性能水平，大多數(shù)設(shè)計都使用了FPGA、微處理器、微控制器或內(nèi)存塊(memory block)。這種設(shè)計的復(fù)雜程度給服務(wù)于這些通信基礎(chǔ)設(shè)施公司的應(yīng)用設(shè)計人員帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。他們的選擇很簡單：要么進(jìn)行投資以顯著改善其內(nèi)部的電源管理能力，要么依靠外部設(shè)計公司的專長。這些選擇都是不太可取的。

最近，出現(xiàn)了一個新的選擇：負(fù)載點DC/DC電源模塊。這些模塊結(jié)合了實現(xiàn)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(dá)40個不同的組件。這樣就簡化了集成并加速了設(shè)計，同時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，同時滿足你的預(yù)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(tǒng)和最常見的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插(SiP)封裝，見圖1。這些開放框架的解決方案的確在減少設(shè)計復(fù)雜性方面取得了進(jìn)展。然而，最簡單的是在印刷電路板上使用標(biāo)準(zhǔn)封裝的組件。這些組件是典型的低頻率設(shè)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(yīng)用所接受。下一代電源模塊需要在減少的外形規(guī)格(form factor)方面取得重大進(jìn)展，以提高設(shè)計的靈活性。

圖1：傳統(tǒng)SIP開放式模塊。

為了實現(xiàn)設(shè)計人員需要的更高功率密度，電源管理供應(yīng)商必須推高開關(guān)頻率，以減小能源存儲單元的尺寸。但是，利用標(biāo)準(zhǔn)組件增加開關(guān)頻率會導(dǎo)致低效率，這主要是由于MOSFET的開關(guān)損耗。這推動著業(yè)界尋找成本有效地降低DC/DC模塊中MOSFET的驅(qū)動和電源路徑寄生阻抗的方法，生產(chǎn)與單個集成電路尺寸相仿的成型模塊。
ISL8201M DC/DC模塊

Intersil的ISL8201M模塊集成了一個完整的DC/DC轉(zhuǎn)換器所需的大多數(shù)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。它可實現(xiàn)比傳統(tǒng)SIP DC/DC模塊高得多的開關(guān)頻率，通過不使用MOSFET封裝并將這些組件共同封裝在一個緊湊的15×15×3.5mm的QFN封裝中(見圖2)，實現(xiàn)了極佳的效率和熱性能。ISL8201M是一個系列模塊中的第一個產(chǎn)品，尺寸和性能的進(jìn)一步改善正在開發(fā)當(dāng)中。

圖2：ISL8201M概念封裝圖。

從效率的角度看，ISL8201M實現(xiàn)了極佳的性能。此外，QFN封裝優(yōu)良的熱性能可以實現(xiàn)非常緊湊的設(shè)計，而不需要散熱片。這使得ISL8201M達(dá)到了大約200W/in3的功率密度，約為傳統(tǒng)開放式框架模塊的4倍。

圖3：ISL8201M效率曲線(Vin = 12V)。

當(dāng)評估一個特定應(yīng)用的解決方案時，尺寸和成本是兩個主要的考慮因素。但是，在終端應(yīng)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。 < /p>