然而，與其他很多應用不同，許多工業和醫療產品對可靠性、chicunhewenjianxingtongchangyouzhegenggaodebiaozhun。zhengrudajiasuoliao，xiangdangbufendeshejifudanluozailegonglvxitongjiqixiangguanzhichiqijianshang。gongyeshenzhiyiliaowulianwangchanpinbixuzhengchangyunxingbingzaiduogedianyuan（如交流電源插座和備用電池）之zhi間jian無wu縫feng切qie換huan。此ci外wai
，必bi須xu竭jie盡jin全quan力li防fang止zhi故gu障zhang，同tong時shi在zai由you電dian池chi供gong電dian時shi須xu最zui大da程cheng度du延yan長chang工gong作zuo時shi間jian，以yi確que保bao無wu論lun存cun在zai什shen麼me電dian源yuan，係xi統tong都dou能neng可ke靠kao地di正zheng常chang工gong作zuo。因yin此ci，這zhe些xie係xi統tong內nei部bu使shi用yong的de功gong率lv轉zhuan換huan架jia構gou必bi須xu魯lu棒bang、緊湊且散熱需求極低。

 

電源設計的考慮

 

工業物聯網係統設計人員在集成無線傳輸功能的係統中使用線性穩壓器並不罕見。主要原因是其EMI和噪聲極低。盡管如此，雖然開關穩wen壓ya器qi產chan生sheng的de噪zao聲sheng高gao於yu線xian性xing穩wen壓ya器qi
，但dan前qian者zhe的de效xiao率lv要yao優you越yue得de多duo。已yi經jing證zheng明ming，如ru果guo開kai關guan穩wen壓ya器qi的de行xing為wei可ke預yu測ce
，那na麼me許xu多duo敏min感gan應ying用yong中zhong的de噪zao聲sheng和heEMI水平是可管理的。如果開關穩壓器在正常模式下以恒定頻率開關，並且開關邊沿幹淨、可預測且沒有過衝或高頻振鈴，那麼EMI將極小。此外
，小封裝尺寸和高工作頻率可以提供小而緊湊的布局
，從而最大限度地降低EMI輻射。而且

，如果穩壓器可以與低ESR陶瓷型電容一起使用
，則輸入和輸出電壓紋波（這是係統中的額外噪聲源）可以最小化。

 

當今工業和醫療物聯網設備的主輸入電源通常是來自外部AC-DC適配器和/或電池組的24 V或12 V直流電源。然後，此電壓通過同步降壓轉換器進一步降低到5 V和/或3.x V電壓軌。盡管如此
，經過這些醫療物聯網設備內部調節後的供電軌數量卻在增加，而工作電壓持續降低。因此
，其中許多係統仍然需要3.x V

、2.x V或1.x V電壓軌
，用於為低功耗傳感器
、存儲器、微控製器內核、輸入/輸出和邏輯電路供電。然而，用於數據傳輸的內部功率放大器可能需要最高0.8 A電流能力的12 V電壓軌，以將任何記錄的數據傳輸到遠程集中式集線器。

 

傳統上，該12 V電壓軌由升壓開關穩壓器提供
，需要專門的開關模式電源設計知識和技能，並且占用印刷電路板(PCB)上相當大的麵積。

新型緊湊式升壓轉換器

 

ADI公司的µModule®（微型模塊）產品是完整的係統化封裝(SiP)解決方案，可最大限度地縮短設計時間，解決工業和醫療係統中常見的電路板空間和密度問題。這些µModule產品是完整的電源管理解決方案，在緊湊型表貼BGA或LGA封裝內集成DC-DC控製器、功率晶體管、輸入和輸出電容、補償組件和電感。利用ADI公司µModule產品進行設計可以將完成設計過程所需的時間減少多達50%，具體取決於設計的複雜程度。µModule係列將元件選型
、優化和布局等設計負擔從設計人員轉移到器件上，可縮短整體設計時間，減少係統故障，最終加快產品上市時間。

 

此外，ADI公司的µModule解決方案將分立式電源
、信號鏈和隔離設計中常用的關鍵元件集成在緊湊的IC式外形尺寸中。在ADI公司嚴格的測試和高可靠性流程的支持下，µModule產品係列簡化了功率轉換的設計和布局。

 

µModule係列產品涵蓋了廣泛的應用，包括終端負載穩壓器、電池充電器
、LED驅動器、電源係統管理（PMBus數字管理電源）和隔離式轉換器。作為高集成度解決方案且每個器件都提供PCB Gerber文件，µModule電源產品可在滿足時間和空間限製的同時提供高效率、高可靠性，某些產品還提供符合EN 55022 B類標準的低EMI解決方案。

 

隨sui著zhe設she計ji資zi源yuan因yin為wei係xi統tong複fu雜za性xing的de提ti高gao和he設she計ji周zhou期qi的de縮suo短duan而er變bian得de緊jin張zhang，關guan注zhu重zhong點dian落luo在zai了le係xi統tong關guan鍵jian知zhi識shi產chan權quan的de開kai發fa上shang。這zhe常chang常chang意yi味wei著zhe電dian源yuan受shou到dao忽hu視shi，直zhi到dao開kai發fa周zhou期qi的de後hou期qi才cai予yu以yi解jie決jue。由you於yu時shi間jian很hen短duan，而er且qie專zhuan業ye電dian源yuan設she計ji資zi源yuan可ke能neng有you限xian，因yin此ci需xu要yao開kai發fa出chu尺chi寸cun盡jin可ke能neng小xiao的de高gao效xiao率lv解jie決jue方fang案an，同tong時shi可ke能neng要yao對duiPCB的反麵加以運用，使空間利用率最大化。

 

µModule穩壓器為此提供了理想的答案。此概念內部複雜，但外部簡單——既有開關穩壓器的效率

，又有線性穩壓器的易設計性。認真負責的設計、PCB布bu局ju和he元yuan件jian選xuan擇ze對dui於yu開kai關guan穩wen壓ya器qi設she計ji非fei常chang重zhong要yao

，很hen多duo經jing驗yan豐feng富fu的de設she計ji人ren員yuan在zai職zhi業ye生sheng涯ya的de早zao期qi聞wen到dao了le電dian路lu板ban燃ran燒shao的de獨du特te香xiang味wei。當dang時shi間jian短duan或huo電dian源yuan設she計ji經jing驗yan不bu足zu時shi，現xian成cheng的deµModule穩壓器可節省時間並降低風險。

 

ADI公司µModule係列最近的一個實例是LTM4661同步升壓µModule穩壓器，其采用6.25 mm×6.25 mm×2.42 mm BGA封裝。封裝中包含開關控製器
、功率FET、電感和所有支持元件。在1.8 V至5.5 V的輸入範圍內工作時，它可以提供2.5 V至15 V的穩壓輸出
，輸出電壓通過單個外部電阻設置。隻需要一個輸入和輸出體電容。

 

圖1.3.3 V至5 V輸入，提供最高800 mA的12 V電壓，采用外部時鍾。

 

LTM4661效率很高，從3.3 V輸入升壓至12 V輸出時，效率高於87%。效率曲線參見圖2。

 

圖2.LTM4661的效率與輸出電流的關係
，從3.3 V輸入升壓為5 V至15 V輸出。

 

圖3顯示了LTM4661的實測熱圖像：3.3 V輸入，12 V、800 mA直流輸出
，200 LFM氣流
，無散熱器。

 

圖3.LTM4661的熱圖像：3.3 V輸入，12 V

、0.8 A輸出，200 LFM氣流，無散熱器。

 

結論

 

近jin年nian來lai，物wu聯lian網wang設she備bei的de部bu署shu爆bao炸zha式shi增zeng長chang
，其qi中zhong包bao括kuo各ge種zhong用yong於yu軍jun事shi和he工gong業ye應ying用yong領ling域yu的de產chan品pin。新xin一yi波bo產chan品pin
，包bao括kuo裝zhuang有you傳chuan感gan器qi的de醫yi療liao和he科ke學xue儀yi器qi，一yi直zhi是shi近jin年nian來lai市shi場chang的de重zhong要yao推tui動dong因yin素su

，現xian已yi開kai始shi出chu現xian顯xian著zhu增zeng長chang的de跡ji象xiang。與yu此ci同tong時shi，這zhe些xie係xi統tong的de空kong間jian和he熱re設she計ji限xian製zhi催cui生sheng了le一yi類lei新xin型xing功gong率lv轉zhuan換huan器qi，要yao求qiu其qi實shi現xian小xiao尺chi寸cun、緊湊且熱效率高的必要性能指標，以為諸如功率放大器等內部電路供電。幸運的是，最近發布的LTM4661升壓型µModule穩壓器之類的器件簡化了電源設計人員的工作。

 

最後，在此類應用中使用µModulewenyaqishihenyouyiyide，yinweitanengxianzhusuoduantiaoshishijianbingtigaodianlubanmianjiliyonglv。youcijiangnengjiangdijichusheshichengben

，yijichanpinshengmingzhouqidezongyongyouchengben。

 

作者簡介

 

Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear部門的營銷總監，於2000年5月加入公司。他負責電源轉換和管理產品方麵從概念到停產的所有事情。加入淩力爾特（現為ADI公司一部分）之前，Tony在Siliconix Inc.
、Semtech Corp.
、Fairchild Semiconductors和Intel Corp.（歐洲）擔任過營銷
、銷售和運營方麵的不同職位。他於1981年在英國曼徹斯特大學獲得應用數學學士學位。聯係方式：

 

 

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