shouxianyuyouxiandekongjian，yaoshixianyigechenggongdesheji，guanjianzhichutongchangzaiyujianxiaodianyuanchicun。renmenshizhongmianlinzheyigetiaozhan，jizaigengxiaodekongjianneishixiangengdadegonglv。gengguangfandishuodianyuanqijiandexiaoxinghuajiangjixuzaixianyoujichushangtuidongxindeshichangheyingyong 的發展。

 

 

數十年來，功率密度變得越來越高，這一行業發展趨勢已成為一個不爭的事實，預計這一趨勢仍將繼續。圖 1 顯示了 6A 至 10A dianyuanmokuaidezhuanhuanqichicunsuishijiantuiyierbuduanjianxiaodeqingkuangjishudejinbukeyirangchicunjianshaohuoranggonglvshuchunenglidedaodafutishengmeitiaoshixiandaibiaolexinyidaijishu，bingzhanshiletigaogonglvmidukedailaidexiangguanhaochu。

 

圖 1. 隨著新一代技術的發展，電源模塊的尺寸會隨著時間的推移而減小。

 

功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)提(ti)高(gao)通(tong)常(chang)與(yu)效(xiao)率(lv)或(huo)成(cheng)本(ben)等(deng)其(qi)他(ta)領(ling)域(yu)的(de)發(fa)展(zhan)息(xi)息(xi)相(xiang)關(guan)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan)
，功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)的(de)根(gen)本(ben)性(xing)提(ti)高(gao)可(ke)減(jian)小(xiao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)尺(chi)寸(cun)。減(jian)小(xiao)尺(chi)寸(cun)會(hui)帶(dai)來(lai)一(yi)係(xi)列(lie)連(lian)鎖(suo)反(fan)應(ying)，物(wu)理(li)材(cai)料(liao)更(geng)少(shao)、組件更少、成本結構更好、解決方案集成更多以及總體擁有成本更低，從而實現成本的節省。

 

什麼是功率密度？

 

功率密度是衡量在給定空間內可以處理多少功率的指標 可量化為每單位體積處理的功率量，單位為瓦/立方米 (W/m3) 或瓦/立方英寸 (W/in3)。這些值是基於轉換器的額定功率以及電源解決方案（所有組件包含在內）的“箱體體積”（長度 x 寬度 x 高度）計算得出的
，如圖 2 所示。可以將單位縮放到適當的功率等級或大小。例如，千瓦/升是電動汽車車載充電器的常見品質因數 (FoM)，因為這些功率轉換器可提供千瓦級的功率（介於 3kW 到 22kW 之間）。

 

 

 

電流密度是一種與功率密度有關的指標
，它非常有用，可以量化為單位體積的電流
，單位為安培/立方英寸或安培/立方毫米。轉換器的額定電流（通常是輸入電流或輸出電流）可用於計算電流密度。電流密度通常是更適合應用於負載點穩壓器等應用的 FoM。這些設計的大小與輸出電流成比例，並且輸出電壓電平通常較低，約為 1V。通(tong)過(guo)假(jia)定(ding)一(yi)個(ge)不(bu)切(qie)實(shi)際(ji)的(de)高(gao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)
，可(ke)對(dui)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)值(zhi)進(jin)行(xing)人(ren)為(wei)地(di)誇(kua)大(da)。因(yin)此(ci)
，電(dian)流(liu)密(mi)度(du)是(shi)一(yi)個(ge)更(geng)為(wei)有(you)效(xiao)的(de)指(zhi)標(biao)，因(yin)為(wei)它(ta)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)排(pai)除(chu)在(zai)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)之(zhi)外(wai)。 

 

youshitijimidubingbuzhongyao。gonglvdianziqijiankenengbushougaoduxianzhi
，yinweishejideqitabufenhuixiangdanggao。xiangfan，dianlubanmianjikenengshixianzhiyinsu。zaizhexieqingkuangxia，tigaogonglvmidukenengxuyaozhaodaoduidiehuo 3D 集成組件的方法，以減少功率解決方案的空間占用。然後，您可以將用於比較解決方案優劣的指標修改為瓦/平方毫米或安培/平方英寸，從而突出關鍵的設計目標（如圖 3 所示）。

 

 

 

根據應用的不同
，可通過幾種不同的方式查看功率密度，但目標一致：減小解決方案尺寸以提高功率密度。現在的問題是如何獲得功率密度帶來的那些好處。

 

限製功率密度的因素有哪些
？

 

多duo年nian來lai，工gong程cheng師shi和he研yan究jiu人ren員yuan一yi直zhi致zhi力li於yu尋xun找zhao提ti高gao功gong率lv密mi度du的de方fang法fa。這zhe是shi一yi項xiang艱jian巨ju的de任ren務wu。大da多duo數shu公gong司si將jiang研yan究jiu重zhong點dian集ji中zhong在zai減jian小xiao用yong於yu能neng量liang轉zhuan換huan的de無wu源yuan組zu件jian的de尺chi寸cun上shang。電dian感gan器qi、電容器、變壓器和散熱器通常占據了電源解決方案尺寸的最大部分，如圖 4 所示。半導體開關和控製電路體積更小
，集成度更高。

 

 

 

ruhejianxiaowuyuanzujiandechicun？yizhongjiandandejiejuefanganshizengjiakaiguanpinlv。kaiguanzhuanhuanqizhongdewuyuanzujianhuizaimeigekaiguanzhouqineicunchuheshifangnengliang。kaiguanpinlvyuegao，qimeigezhouqineicunchudenengliangyueshao。liru
，genjugongshi 1
，即降壓轉換器中電感器的設計公式：

 

 

 

其中 L 是電感，D 是占空比，ΔIL 是電感器電流紋波，FSW 是開關頻率，VL 是電感器兩端的電壓。所需的電感 (L) 與開關頻率 (FSW) 成反比。隨著開關頻率的增加，電感減小。電感越小，所需的電感器也就越小，就越節省空間。圖 5 說明了在 400kHz 與 2MHz頻率下開關 3A、36V 轉換器所需電感器的尺寸差異。

 

 

 

更geng高gao的de開kai關guan頻pin率lv還hai有you其qi他ta尺chi寸cun優you勢shi。增zeng大da開kai關guan頻pin率lv可ke以yi增zeng加jia控kong製zhi環huan路lu帶dai寬kuan，從cong而er可ke以yi用yong較jiao小xiao的de輸shu出chu電dian容rong滿man足zu瞬shun態tai性xing能neng要yao求qiu。您nin可ke以yi設she計ji具ju有you較jiao小xiao電dian感gan和he電dian容rong的de差cha模mo電dian磁ci幹gan擾rao (EMI) lvboqi
，bingxuanyongbuhuishicixincailiaobaohedejiaoxiaobianyaqi。name
，weishenmerenmenbunengjinjinyikaozengjiakaiguanpinlvlaitigaogonglvmidune？shishizhengming，shuoqilairongyizuoqilainan。jishijiangdianyuanzhuanhuanqizhongshiyongdesuoyouwuyuanyuanjiansuoxiaodaoweibuzudaodechicun
，yerengranyoujihuijianxiaodianyuanjiejuefangandechicun。dianyuankaiguan
、柵極驅動器
、模式設置電阻器、反饋網絡組件
、EMI 濾波器
、電流感應組件、接口電路、sanreqihexuduoqitazujianzhanyonglebaoguidekongjian。zongtidianyuanshejidesuoyouzhexiefangmiandoushikeyitongguochuangxinlaitigaogonglvmidudelingyu。rangwomenhuiguyixiaxianzhishejirenyuantigaogonglvmidunenglidezhuyaoyinsu。

 

限製功率密度的因素：開關損耗

 

盡管增加開關頻率可以提高功率密度
，但在目前
，電源轉換器的開關頻率通常不高於兆赫茲範圍，這是因為：開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)的(de)增(zeng)加(jia)會(hui)帶(dai)來(lai)不(bu)良(liang)副(fu)作(zuo)用(yong)
，也(ye)會(hui)導(dao)致(zhi)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)增(zeng)加(jia)和(he)相(xiang)關(guan)的(de)溫(wen)升(sheng)。這(zhe)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)一(yi)些(xie)主(zhu)要(yao)的(de)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)引(yin)起(qi)的(de)。要(yao)了(le)解(jie)這(zhe)些(xie)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)
，我(wo)們(men)有(you)必(bi)要(yao)首(shou)先(xian)介(jie)紹(shao)一(yi)些(xie)行(xing)業(ye)術(shu)語(yu)。在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)中(zhong)，與(yu)該(gai)器(qi)件(jian)相(xiang)關(guan)的(de)電(dian)荷(he)量(liang)通(tong)常(chang)與(yu)導(dao)通(tong)狀(zhuang)態(tai)電(dian)阻(zu)有(you)關(guan)。較(jiao)低(di)的(de)電(dian)阻(zu)會(hui)導(dao)致(zhi)較(jiao)高(gao)的(de)柵(zha)極(ji)電(dian)荷(he)和(he)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)。電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)荷(he)的(de)這(zhe)種(zhong)權(quan)衡(heng)通(tong)常(chang)通(tong)過(guo) RQ FoM 進行量化，RQ FoM 定(ding)義(yi)為(wei)器(qi)件(jian)的(de)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)乘(cheng)以(yi)總(zong)電(dian)荷(he)，其(qi)中(zhong)總(zong)電(dian)荷(he)是(shi)指(zhi)必(bi)須(xu)提(ti)供(gong)給(gei)端(duan)子(zi)以(yi)在(zai)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)下(xia)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)所(suo)需(xu)的(de)電(dian)荷(he)。此(ci)外(wai)，器(qi)件(jian)為(wei)達(da)到(dao)目(mu)標(biao)電(dian)阻(zu)所(suo)占(zhan)用(yong)的(de)麵(mian)積(ji)通(tong)常(chang)稱(cheng)為(wei)電(dian)阻(zu)與(yu)麵(mian)積(ji)的(de)乘(cheng)積(ji)(Rsp)。您可以通過減少金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 的導通狀態電阻 (RDS(on)) 來降低傳導損耗。然而，減少 RDS(on) 也ye將jiang導dao致zhi與yu器qi件jian開kai關guan相xiang關guan的de損sun耗hao增zeng加jia
，並bing增zeng加jia裸luo片pian總zong麵mian積ji和he成cheng本ben。根gen據ju實shi現xian和he應ying用yong的de不bu同tong，不bu同tong的de開kai關guan損sun耗hao對dui總zong體ti功gong率lv損sun耗hao的de影ying響xiang可ke能neng會hui有you所suo不bu同tong。有you關guan每mei種zhong類lei型xing損sun耗hao的de更geng多duo詳xiang細xi信xin息xi，請qing參can見jian應ying用yong報bao告gao“同步降壓轉換器的功率損耗計算和共源電感注意事項”。出於闡述本文觀點的目的，我們來看一個降壓轉換器示例，並重點介紹與每個損耗分量相關的關鍵限製因素。

 

 

 

關鍵限製因素 2：反向恢複損耗

 

在降壓轉換器中
，當高側 MOSFET 導通
，同時低側MOSFET 的體二極管導通電流時，會發生反向恢複
，從而迫使低側二極管電流迅速過渡至高側 MOSFET。在該過渡過程中


，需要電流來消除會造成直接開關損耗的低側二極管少數電荷。請參見公式 4：

 

 

 

降低二極管反向恢複影響的最佳方法之一是通過優化 MOSFET 設計來減少存儲的 電荷 (QRR)
，或者減少或消除上升沿死區時間，從而完全消除損耗的影響。

 

關鍵限製因素 3：導通和關斷損耗

 

寄生環路電感會導致許多與開關相關的損耗，這會大大降低效率。讓我們再次以通過高側 MOSFET 傳導電感電流的降壓轉換器為例。關閉高側開關會中斷通過寄生電感的電流。瞬態電流 (di/dt) 以及寄生環路電感會引起電壓尖峰。di/dt 值zhi越yue高gao
，開kai關guan損sun耗hao越yue低di，從cong而er導dao致zhi器qi件jian電dian壓ya應ying力li越yue高gao。在zai某mou些xie關guan斷duan速su度du下xia，降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi高gao側ce開kai關guan會hui發fa生sheng擊ji穿chuan。因yin此ci
，您nin必bi須xu審shen慎shen地di控kong製zhi開kai關guan速su度du，最zui大da限xian度du地di提ti高gao效xiao率lv，同tong時shi將jiang直zhi流liu/直流轉換器放置在安全工作區域內。此外，降低高側 MOSFET 的漏極電荷也會導致其上出現額外的電壓尖峰
，這是因為作為電感/電(dian)容(rong)網(wang)絡(luo)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，用(yong)於(yu)吸(xi)收(shou)寄(ji)生(sheng)環(huan)路(lu)電(dian)感(gan)中(zhong)所(suo)存(cun)儲(chu)能(neng)量(liang)的(de)電(dian)容(rong)較(jiao)小(xiao)。這(zhe)帶(dai)來(lai)了(le)另(ling)一(yi)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)

，因(yin)此(ci)最(zui)好(hao)是(shi)將(jiang)漏(lou)極(ji)電(dian)荷(he)保(bao)持(chi)在(zai)盡(jin)可(ke)能(neng)低(di)的(de)水(shui)平(ping)，以(yi)減(jian)少(shao)前(qian)麵(mian)提(ti)到(dao)的(de)與(yu)電(dian)荷(he)相(xiang)關(guan)的(de)損(sun)耗(hao)。要(yao)減(jian)輕(qing)與(yu)這(zhe)些(xie)寄(ji)生(sheng)效(xiao)應(ying)相(xiang)關(guan)的(de)總(zong)損(sun)耗(hao)
，通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)減(jian)少(shao)環(huan)路(lu)電(dian)感(gan)本(ben)身(shen)，同(tong)時(shi)采(cai)用(yong)其(qi)他(ta)柵(zha)極(ji)驅(qu)動(dong)器(qi)技(ji)術(shu)。

 

限製功率密度的因素：熱性能

 

在上一部分中
，我們重點介紹了在直流/直(zhi)流(liu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)產(chan)生(sheng)與(yu)開(kai)關(guan)相(xiang)關(guan)的(de)損(sun)耗(hao)的(de)關(guan)鍵(jian)機(ji)製(zhi)。影(ying)響(xiang)總(zong)體(ti)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)因(yin)素(su)是(shi)係(xi)統(tong)的(de)熱(re)性(xing)能(neng)。封(feng)裝(zhuang)的(de)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)越(yue)好(hao)
，通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)承(cheng)受(shou)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)就(jiu)越(yue)多(duo)，而(er)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)不(bu)合(he)理(li)的(de)溫(wen)升(sheng)情(qing)況(kuang)。這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)通(tong)常(chang)會(hui)包(bao)含(han)在(zai)數(shu)據(ju)表(biao)參(can)數(shu)中(zhong)，例(li)如(ru)結(jie)至(zhi)環(huan)境(jing)熱(re)阻(zu) (RΘJA)，以及對應用條件的仔細估算。

 

對封裝和印刷電路板 (PCB) 進行熱優化的總體目標是降低電源轉換器損耗的同時減少溫升。隨著電源設計朝著小型化和降低成本的趨勢發展
，直流/直zhi流liu轉zhuan換huan器qi解jie決jue方fang案an的de整zheng體ti尺chi寸cun縮suo小xiao了le。這zhe使shi得de係xi統tong級ji熱re設she計ji變bian得de越yue來lai越yue困kun難nan，因yin為wei更geng小xiao的de矽gui片pian和he封feng裝zhuang尺chi寸cun通tong常chang會hui導dao致zhi更geng差cha的de熱re性xing能neng
，如ru圖tu 6 所示。

 

 

圖 6 清楚地表明，隨著封裝尺寸、裸片尺寸和總體功率密度的提高，預期的熱性能會迅速下降，除非您優先考慮創新封裝熱

 

圖 6 清楚地表明

，隨著封裝尺寸、裸片尺寸和總體功率密度的提高，預期的熱性能會迅速下降，除非您優先考慮創新封裝熱性能（將熱量散發出去）並減少功率損耗（產生更少熱量）。

 

如何突破限製功率密度的障礙

 

針(zhen)對(dui)上(shang)述(shu)所(suo)言(yan)的(de)任(ren)一(yi)關(guan)鍵(jian)因(yin)素(su)進(jin)行(xing)重(zhong)點(dian)研(yan)究(jiu)，都(dou)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)器(qi)件(jian)的(de)總(zong)體(ti)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)。但(dan)是(shi)，要(yao)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)以(yi)前(qian)難(nan)以(yi)企(qi)及(ji)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)，您(nin)必(bi)須(xu)多(duo)措(cuo)並(bing)舉(ju)，並(bing)行(xing)采(cai)取(qu)多(duo)種(zhong)方(fang)式(shi)來(lai)克(ke)服(fu)限(xian)製(zhi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)每(mei)個(ge)因(yin)素(su)：降低開關損耗；提高封裝熱性能；采用創新的拓撲和電路；最後但同樣重要的一種方式是集成。

 

開關損耗創新

 

為了獲得出色的器件性能和 FoM，對dui半ban導dao體ti技ji術shu進jin行xing投tou資zi顯xian然ran是shi必bi要yao的de。這zhe可ke能neng包bao括kuo用yong於yu改gai進jin現xian有you技ji術shu的de創chuang新xin，或huo者zhe開kai發fa本ben質zhi上shang性xing能neng更geng好hao的de新xin材cai料liao，例li如ru用yong於yu更geng高gao電dian壓ya開kai關guan應ying用yong的de氮dan化hua镓jia (GaN) 技術。圖 7 比較了使用德州儀器 (TI) 的不同電源處理技術的 3.3V 至 1.8V 降壓轉換器。TPS54319 采用 TI 以前的電源處理節點，而 TPS62088 采用 TI 的最新電源處理節點，其具有更低的 RQ FoM。如效率曲線所示
，與以 2MHz 頻率進行開關的 TPS54319 相比，TPS62088 能夠以 4MHz 頻率進行開關
，同時保持幾乎相同的效率。這可以使外部電感器的尺寸減半。此外
，由於 TI 的新型電源處理節點還可以顯著降低 Rsp，因此整體封裝尺寸從 4mm2 下降到了0.96mm2。盡管從功率密度的角度來看，這種尺寸減小非常具有吸引力，但它也帶來了與溫升有關的挑戰，我們將在下一部分中討論這一問題。

 

 

 

GaN 集獨特的零反向恢複、低輸出電荷和高壓擺率於一體，實現了新的圖騰柱拓撲

，例如無橋功率因數校正。這些拓撲具有矽 MOSFET 無法實現的更高效率和功率密度。圖 8 顯示了 TI 的 GaN 技術在 600V電壓下與業界一流的碳化矽 (SiC) 和超結矽器件之間的直接比較。

 

 

 

封裝散熱創新

 

將熱量從集成電路 (IC) 封(feng)裝(zhuang)中(zhong)散(san)發(fa)出(chu)來(lai)的(de)能(neng)力(li)將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)。正(zheng)如(ru)我(wo)們(men)前(qian)麵(mian)提(ti)到(dao)的(de)，隨(sui)著(zhe)封(feng)裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)的(de)不(bu)斷(duan)縮(suo)小(xiao)
，這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。此(ci)外(wai)，在(zai)典(dian)型(xing)的(de)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)，半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)通(tong)常(chang)是(shi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)最(zui)熱(re)的(de)部(bu)分(fen)，在(zai) Rsp 迅速縮小的情況下尤其如此。TI 已投資開發並引入了 HotRod™ 封裝，它用倒裝芯片式封裝取代了典型的接合線四方扁平無引線封裝(QFN)。圖 9 顯示了 HotRod QFN 如何在保持類 QFN封裝的同時消除接合線的情況。這樣可以大大降低倒裝芯片式封裝中常見的寄生環路電感，同時還保留了QFN 封裝熱性能的部分優勢。

 

 
 

圖 10 顯示了包含這些技術增強功能的 TI 產品。您可以看到，該封裝有助於在封裝的中心實現一個大型 DAP。與上一代產品相比
，該 DAP 具有約 15% 的溫升優勢。

 

 

 

同樣，在使用晶圓芯片級封裝 (WCSP) 時，大部分熱量直接從凸塊傳導出去
，一直傳導到 PCB。WCSP 封裝中的凸塊麵積越大
，熱性能越好。TI 最近開發並發布了 PowerCSP™ 封裝，該封裝旨在通過用大型焊錫條代替 WCSP 中的一些典型圓形凸塊來改善封裝的散熱和電氣性能。圖 11 說明了該技術在 TPS62088中的示例實現。圖 11a 顯示了標準 WCSP 封裝，而圖11b 顯示了采用 PowerCSP 封裝的同一器件。正如您所看到的，在係統沒有任何其他變化的情況下
，溫升降低了 5% 左右。

 

 

 

先進的電路設計創新

 

較低 Rsp 和較低 RQ FoM 的不良後果是在漏極電荷減少的情況下，導通轉換損耗會產生影響。通過圖 12，您nin可ke以yi看kan到dao，對dui於yu固gu定ding的de電dian壓ya過guo衝chong量liang，隨sui著zhe漏lou極ji電dian荷he的de減jian少shao，這zhe種zhong降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi的de關guan斷duan損sun耗hao會hui顯xian著zhu增zeng加jia。遇yu到dao這zhe種zhong需xu要yao權quan衡heng取qu舍she的de情qing況kuang時shi，盡jin管guan RQ FoM MOSFET 的性能在持續改進
，但仍需要使用新的先進柵極驅動器知識產權 (IP) 來盡快開關 MOSFET，同時將其保持在電氣安全的工作範圍內。

 

 

 

在這方麵，TI 最近開發了一係列柵極驅動器技術，盡管 RQ FoM MOSFET 較低，但仍可實現非常快的開關速度，從而可獲得更好的充電和轉換損耗
，同時仍將MOSFET 保持在其電氣安全的工作範圍內。正如您在比較圖 13a 和圖 13b 時所看到的，在保持峰值電壓應力固定不變的情況下，可以將關斷能量損耗減少79%。在某些設計中，如圖 13b 所示，這種損耗降低可以在峰值效率點產生高達 4% 的效率提升。

 

 

 

除了先進的柵極驅動器技術以外，還有大量機會可以通過拓撲創新來提高功率密度。圖 14 展示了飛跨電容四電平 (FC4L) 轉換器拓撲，該拓撲實現了許多關鍵的功率密度優勢
，包括通過降低器件額定電壓、減小磁濾波器尺寸和改善熱分布來提高器件 FoM。這些優勢可轉化為改進的功率密度


，如圖 15 所示。與使用 SiC 的其他拓撲相比
，TI 解決方案通過使用這種特殊的拓撲，結合 GaN 的優勢和先進的封裝技術，大大減小了體積。

 

 

 

集成創新

 

實(shi)現(xian)最(zui)佳(jia)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)個(ge)方(fang)法(fa)是(shi)集(ji)成(cheng)。具(ju)有(you)高(gao)性(xing)價(jia)比(bi)的(de)集(ji)成(cheng)減(jian)少(shao)了(le)寄(ji)生(sheng)效(xiao)應(ying)
，減(jian)少(shao)了(le)物(wu)料(liao)清(qing)單(dan)，提(ti)高(gao)了(le)效(xiao)率(lv)並(bing)節(jie)省(sheng)了(le)空(kong)間(jian)。集(ji)成(cheng)可(ke)適(shi)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)的(de)多(duo)個(ge)方(fang)麵(mian)。它(ta)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)在(zai) IC 中zhong添tian加jia更geng多duo的de電dian路lu，在zai封feng裝zhuang中zhong添tian加jia更geng多duo的de組zu件jian
，或huo者zhe通tong過guo其qi他ta物wu理li或huo機ji械xie方fang式shi在zai電dian源yuan解jie決jue方fang案an中zhong封feng裝zhuang更geng多duo的de組zu件jian。在zai這zhe一yi領ling域yu中zhong
，一yi些xie技ji術shu領ling先xian的de例li子zi包bao括kuo與yu GaN FET 集成的驅動器、用於降低關鍵環路電感的電容器集成以及無源組件的 3D 堆疊。添加帶有開關功率 FET 的柵極驅動器有很多好處。開關柵極驅動環路電感減小，可使開關速度更高、運行更穩定、組件更少。GaN FET 尤其受益於這種集成。LMG3410 等器件還包括過流保護、過熱保護和監視等附加功能（請參見圖 16）。這種集成極大地簡化了電源管理解決方案，並使設計人員能夠實現 GaN必須提供的所有功能。

 

 

 

UCC12050 利用磁性組件集成來提供隔離式偏置電源
，而無需外部變壓器。該方法減少了尺寸和設計複雜性並降低了 EMI。

 

 

 

通過集成實現的最後一個例子是組件的 3D 堆疊
，這通常發生在帶有集成無源組件的電源模塊中。圖 18以 TPS82671 為例。該器件將電源 IC qianrucengyajibanzhong，bingzaidingbufangzhiyigedianganqiyijishurushuchudianrongqi。zhegejixiaodejiejuefanganbuxuyaoqitazujian。jiandandejichenggainiankeyiqudejingrendexiaoguo，jiesheng PCB 麵積並簡化電源解決方案。

 

 

 

結束語

 

顯(xian)而(er)易(yi)見(jian)
，整(zheng)個(ge)行(xing)業(ye)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。實(shi)現(xian)更(geng)緊(jin)湊(cou)的(de)電(dian)源(yuan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)主(zhu)要(yao)限(xian)製(zhi)。要(yao)克(ke)服(fu)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)和(he)熱(re)性(xing)能(neng)挑(tiao)戰(zhan)，就(jiu)需(xu)要(yao)在(zai)開(kai)關(guan)性(xing)能(neng)、IC 封裝
、電dian路lu設she計ji和he集ji成cheng方fang麵mian進jin行xing創chuang新xin。每mei一yi種zhong方fang式shi本ben身shen都dou有you顯xian著zhu改gai善shan功gong率lv密mi度du的de機ji會hui
，但dan是shi每mei種zhong技ji術shu都dou又you彼bi此ci融rong合he。因yin此ci，通tong過guo組zu合he各ge個ge類lei別bie的de技ji術shu，可ke以yi顯xian著zhu提ti高gao功gong率lv密mi度du。不bu妨fang設she想xiang一yi下xia我wo們men最zui終zhong能neng夠gou實shi現xian的de這zhe種zhong產chan品pin，它ta們men具ju有you出chu色se的de開kai關guan器qi件jian FoM 和業界領先的封裝熱性能，使用了多級拓撲並通過無源集成實現了最低環路電感。技術進步相互作用，並最終實現功率密度突破。利用 TI 的先進工藝
、封裝和電路設計技術
，現在可以在更小的空間內實現更大的功率，並以更低的係統成本增強係統功能。