問題：

 

μModul®控製器如何裝入如此小的空間內？

 

回答：

 

所需的許多組件都已經集成。

 

電dian源yuan模mo塊kuai上shang市shi已yi經jing很hen長chang時shi間jian了le。電dian源yuan模mo塊kuai是shi一yi種zhong通tong常chang采cai用yong開kai關guan模mo式shi的de封feng裝zhuang電dian源yuan，能neng夠gou輕qing鬆song焊han接jie到dao電dian路lu板ban上shang，用yong於yu將jiang輸shu入ru電dian壓ya轉zhuan換huan為wei經jing過guo控kong製zhi的de輸shu出chu電dian壓ya。與yu通tong常chang隻zhi在zai芯xin片pian上shang集ji成cheng控kong製zhi器qi和he電dian源yuan開kai關guan的de開kai關guan穩wen壓ya器qiIC相比
，電源模塊還可以集成無數個無源組件。通常
，“電源模塊”一詞一般在集成電感時使用。圖2顯示了開關模式降壓型轉換器（降壓拓撲）所需的組件。虛線表示開關穩壓器IChedianyuanmokuai。zhexiemokuaidedianyazhuanhuandianluyoudianyuanmokuaizhizaoshangkaifa，suoyiyonghuwuxufeichanglejiedianyuan。chuciyiwai，haiyouqitayoudian。youyumokuaigaodujicheng
，suoyikaiguanmoshidianyuandechicunhuifeichangxiao。

 

更安靜、更小巧的DC-DC調節

 

開關穩壓器本身會產生輻射EMI，在相對較高的頻率工作時需要高dI/dt事件。在醫療設備
、RF收發器以及測試和測量係統中
，通常強製要求EMI合規，這也是信號處理領域的一項關鍵設計挑戰。例如

，如果係統未能達到EMI合規要求，或者開關穩壓器會影響到高速數字或RF信號的完整性
，則需要進行調試和重新設計，這樣不僅會延長設計周期，還要重新進行評估，從而導致成本增加。此外，在更密集的PCB布局中，DC-DC開關穩壓器一般非常接近噪聲敏感型元件和信號路徑
，這更有可能產生噪聲。

 

與其依賴於繁瑣的EMI緩解技術，例如降低開關頻率
、在PCB上添加濾波電路或安裝屏蔽
，更好的方法是從源頭抑製噪聲，即DC-DC矽芯片本身。為了實現更緊湊的DC-DC解決方案，可以將所有組件，包括MOSFET
、電感、DC-DC IC
，以及所有支持型組件集成到一個類似於表貼IC的微型超模壓塑封裝中。參見圖1。

 

圖1.LTM8074使用Silent Switcher®架構，實現完整的小型封裝低噪聲解決方案

 

除了能夠實現更安靜的DC-DC轉換，滿足大部分EMI合規標準要求（例如EN 55022 B類），以及實現小尺寸之外
，還需要盡可能減少PCB上輸出電容等其他組件的數量，這點至關重要。通過采用快速瞬態響應DC-DCtiaojieqi，keyijiangdiduishuchudianrongdeyilai。zheyiweizhetongguoyouhuaneibufankuihuanlubuchang
，kezaiduozhonggongzuotiaojianxiatigongzugoudewendingxingyuliang，zhichigezhongshuchudianrong，congerjianhuazhengtisheji。

 

圖2.降壓型（降壓）開關穩壓器高度集成電源模塊中的電感

 

 

圖3.使用最小輸出電容（2 μF × 4.7 μF陶瓷電容）時，LTM8074提供快速瞬態響應（12 VIN、3.3 VOUT）

 

LTM8074是一款1.2 A、40 VIN µModule降壓穩壓器，采用4 mm × 4 mm × 1.82 mm
、0.65 mm間距BGA微型封裝。3.2 VIN至40 VIN
、3.3 VOUT產品解決方案的整體尺寸為60 mm2
，隻需要兩個0805電容和兩個0603電阻。這種小巧、輕質(0.08 g)的封裝使得器件可以安裝在PCB的背麵
，而PCB正麵通常密布各種元件。該產品采用的Silent Switcher架構可以最小化EMI輻射，讓LTM8074能夠通過CISPR22 B類測試
，並降低與其他敏感電路產生EMC問題的可能性。

 

並非始終能夠集成所有外部組件。原因如下。例如

，某些設置（例如開關頻率或軟啟動時間）應(ying)該(gai)是(shi)可(ke)調(tiao)的(de)，必(bi)須(xu)向(xiang)電(dian)路(lu)發(fa)出(chu)指(zhi)令(ling)。這(zhe)些(xie)操(cao)作(zuo)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)數(shu)字(zi)化(hua)方(fang)式(shi)完(wan)成(cheng)。但(dan)是(shi)
，這(zhe)可(ke)能(neng)意(yi)味(wei)著(zhe)在(zai)係(xi)統(tong)中(zhong)使(shi)用(yong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)非(fei)易(yi)失(shi)性(xing)存(cun)儲(chu)，並(bing)支(zhi)持(chi)相(xiang)應(ying)成(cheng)本(ben)。解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)種(zhong)常(chang)見(jian)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用(yong)外(wai)部(bu)無(wu)源(yuan)組(zu)件(jian)來(lai)實(shi)現(xian)這(zhe)些(xie)設(she)置(zhi)。

 

輸入和輸出電容通常被集成到該電源模塊中，但有時候需要從外部連接。圖2顯示了采用了ADI公司新產品LTM8074的電路。

 

圖4.LTM8074的VIN最高可達40 V，輸出電流1.2 A，占用空間麵積僅為4 mm × 4 mm

 

通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)來(lai)設(she)置(zhi)所(suo)需(xu)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)
，可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)類(lei)型(xing)數(shu)量(liang)，並(bing)為(wei)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)一(yi)定(ding)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)。如(ru)果(guo)不(bu)需(xu)要(yao)軟(ruan)啟(qi)動(dong)，則(ze)無(wu)需(xu)將(jiang)電(dian)容(rong)連(lian)接(jie)到(dao)相(xiang)應(ying)的(de)引(yin)腳(jiao)上(shang)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)結(jie)合(he)起(qi)來(lai)，就(jiu)能(neng)夠(gou)在(zai)極(ji)小(xiao)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)麵(mian)積(ji)內(nei)實(shi)現(xian)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)。憑(ping)借(jie)LTM8074僅4 mm × 4 mm的邊沿長度
，以及最少量的外部接線，整個電源單元可以在僅約8 mm × 8 mm的電路板區域內運行
，提供高達40 V的輸入電壓和高達1.2 A的輸出電流。圖3顯示了采用最少數量的必需外部組件的示例布局。

 

圖5.約8 mm × 8 mm電路板麵積上的示例布局

 

對於小型電源，能否提供極高轉換效率至關重要，否則可能會遇到散熱問題。

 

新產品LTM8074的尺寸僅為緊湊，能夠完美解決這一問題。憑借集成的Silent Switcher技術，它可以用於對噪聲極為敏感，通常配備線性穩壓器的電路中。

 

高度集成的電源模塊不僅可用於簡化開關電源的設計，還可用於在極小的空間內實現高效的電壓轉換。

 

ADI µModule器件的關鍵性能特征包括：

 

● 噪聲更低（超低噪聲和Silent Switcher器件）

● 超薄封裝

● 6麵高效降溫(CoP)

● 在線路


、負載和溫度範圍中

，精準實現VOUT調節

● 極端可靠性測試

● 接地環路最少

● 在襯底上實現多重輸出

● 極端溫度測試

 

 

作者簡介

 

Frederik Dostal曾就讀於德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他於2001年開始工作，涉足電源管理業務，曾擔任多種應用工程師職位，並在亞利桑那州鳳凰城工作了四年，負責開關模式電源。他於2009年加入ADI公司，並在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場

 

 

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