【導讀】隨著各種電子產品朝向小型化發展，傳統的功率轉換模塊也需要縮小體積、tigaoxiaolv

，laimanzuriyiyankedexitongxuqiu。xinxingdedianhebengjiagoujianghuishishixianboxinghuahegaoxiaolvgonglvzhuanhuanmokuaideguanjian。benwenjiangweininjieshaodianhebengjiagoudetexing
，yijiyoucuntianzhizuosuo（Murata）推出的新型功率轉換解決方案的產品優勢。

可以實現薄型化和高效率的電荷泵架構

電荷泵是一種利用電容器儲存能量的DCDC轉換器，可以產生雙倍電壓、半(ban)電(dian)壓(ya)和(he)反(fan)相(xiang)電(dian)壓(ya)等(deng)。它(ta)由(you)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)和(he)電(dian)容(rong)器(qi)組(zu)成(cheng)
，電(dian)荷(he)泵(beng)是(shi)開(kai)環(huan)控(kong)製(zhi)的(de)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)具(ju)有(you)下(xia)降(jiang)特(te)性(xing)，將(jiang)隨(sui)著(zhe)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)下(xia)降(jiang)。此(ci)外(wai)
，電(dian)荷(he)泵(beng)不(bu)需(xu)要(yao)電(dian)感(gan)器(qi)
，一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，磁(ci)性(xing)組(zu)件(jian)往(wang)往(wang)是(shi)最(zui)高(gao)的(de)組(zu)件(jian)
，並(bing)且(qie)在(zai)DCDC轉換器中占據較大的PCB麵積。另一方麵，通過電荷泵可以實現小而薄的DCDC轉換器。

由於電荷泵是一種向輸出電容器（COUT）離散供電的拓撲，因此需要一段時間將功率從COUT輸shu送song到dao輸shu出chu負fu載zai。如ru此ci一yi來lai，輸shu出chu紋wen波bo電dian壓ya將jiang會hui增zeng加jia。為wei了le解jie決jue這zhe個ge問wen題ti
，需xu要yao安an裝zhuang許xu多duo電dian容rong器qi或huo大da電dian容rong

，這zhe將jiang導dao致zhi解jie決jue方fang案an尺chi寸cun增zeng加jia。另ling外wai，在zai對dui已yi放fang電dian的de電dian容rong器qi進jin行xing充chong電dian期qi間jian，電dian容rong器qi上shang會hui產chan生sheng瞬shun態tai電dian流liu
，從cong而er使shi組zu件jian受shou到dao該gai瞬shun態tai電dian流liu的de應ying力li。此ci外wai，電dian荷he重zhong新xin分fen配pei損sun耗hao（電荷泵特有的與電容器之間的電荷傳輸相關的損耗）會導致效率降低。因此，電荷泵尚未應用於極低功耗產品。

一般使用的降壓轉換器是由輸入和輸出電容器、高側MOSFET、低側MOSFET和電感器組成。它是電力電子電路，可將直流輸入轉換為輸出的可變直流。通過調整MOSFET的de導dao通tong時shi間jian，可ke以yi將jiang其qi轉zhuan換huan為wei輸shu出chu電dian壓ya。導dao通tong時shi間jian由you反fan饋kui電dian路lu決jue定ding，以yi維wei持chi輸shu出chu電dian壓ya。即ji使shi輸shu入ru電dian壓ya或huo輸shu出chu電dian流liu發fa生sheng變bian化hua，閉bi合he反fan饋kui環huan路lu也ye能neng保bao持chi輸shu出chu電dian壓ya恒heng定ding。

在架構上
，電荷泵與傳統電感降壓轉換器的行為有所不同。電荷泵是一個N分fen頻pin電dian容rong電dian壓ya轉zhuan換huan器qi
，電dian壓ya轉zhuan換huan比bi取qu決jue於yu每mei個ge產chan品pin。它ta是shi一yi種zhong開kai環huan轉zhuan換huan器qi
，不bu具ju有you輸shu出chu調tiao節jie能neng力li。因yin此ci，輸shu出chu電dian壓ya將jiang隨sui著zhe負fu載zai電dian流liu的de增zeng加jia而er降jiang低di。

電感電流由電壓、MOSFET的(de)導(dao)通(tong)時(shi)間(jian)和(he)電(dian)感(gan)決(jue)定(ding)，為(wei)了(le)降(jiang)低(di)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)
，需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)電(dian)感(gan)或(huo)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)電(dian)感(gan)的(de)匝(za)數(shu)或(huo)增(zeng)加(jia)磁(ci)芯(xin)截(jie)麵(mian)積(ji)以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)感(gan)量(liang)。在(zai)傳(chuan)統(tong)電(dian)感(gan)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)，DCR（直流電阻）會hui因yin匝za數shu增zeng加jia而er增zeng加jia，將jiang導dao致zhi傳chuan導dao損sun耗hao增zeng加jia。當dang使shi用yong厚hou繞rao組zu來lai減jian少shao損sun耗hao時shi
，就jiu需xu要yao繞rao組zu空kong間jian。因yin此ci，將jiang需xu要yao一yi個ge大da的de磁ci芯xin。由you於yu磁ci芯xin體ti積ji較jiao大da
，因yin此ci很hen難nan減jian小xiao大da電dian流liu降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi的de電dian感gan。當dang開kai關guan頻pin率lv設she置zhi為wei較jiao高gao頻pin率lv時shi，會hui導dao致zhiMOSFET的開關損耗增大
，從而導致效率下降。由於電感器的限製，要實現更小尺寸、薄型化和高效率將變得更加困難。

另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，電(dian)荷(he)泵(beng)則(ze)通(tong)過(guo)電(dian)容(rong)器(qi)供(gong)電(dian)。在(zai)使(shi)用(yong)電(dian)感(gan)器(qi)或(huo)變(bian)壓(ya)器(qi)進(jin)行(xing)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)的(de)電(dian)路(lu)拓(tuo)撲(pu)中(zhong)
，磁(ci)性(xing)組(zu)件(jian)往(wang)往(wang)成(cheng)為(wei)薄(bo)型(xing)產(chan)品(pin)的(de)瓶(ping)頸(jing)。如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)，使(shi)用(yong)薄(bo)型(xing)磁(ci)性(xing)組(zu)件(jian)會(hui)導(dao)致(zhi)效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)。電(dian)荷(he)泵(beng)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)薄(bo)型(xing)化(hua)和(he)高(gao)效(xiao)率(lv)，原(yuan)因(yin)是(shi)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)比(bi)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)更(geng)高(gao)。因(yin)此(ci)，利(li)用(yong)電(dian)荷(he)泵(beng)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)高(gao)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)電(dian)源(yuan)。

電(dian)荷(he)泵(beng)是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)小(xiao)尺(chi)寸(cun)和(he)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)方(fang)案(an)
，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)需(xu)要(yao)薄(bo)型(xing)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)。雖(sui)然(ran)它(ta)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)負(fu)載(zai)調(tiao)節(jie)比(bi)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)差(cha)，但(dan)它(ta)適(shi)合(he)在(zai)中(zhong)間(jian)總(zong)線(xian)係(xi)統(tong)中(zhong)作(zuo)為(wei)第(di)一(yi)級(ji)轉(zhuan)換(huan)器(qi)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)則(ze)由(you)第(di)二(er)級(ji)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)負(fu)載(zai)點(dian)（PoL）調節。

采用電荷泵架構的小尺寸和高效率電壓轉換方案

Murata推出了MYC0409-NA這款采用電荷泵架構的產品
，該模塊是針對電荷泵的缺點（例如在器件上的輸出紋波增加、PCB尺寸較大、瞬態應力等）
，使用自己的技術來進行設計的產品。

MYC0409-NA從輸入電壓到輸出電壓是固定的四分頻轉換比，它可以從48V轉換到大約12V。該模塊對於48V係統和54V係統穩定產生中間總線電壓。由於該產品采用Murata專有的電荷泵技術，因此在2.1mm高度內具有高效率和高功率密度。Murata的技術不需要使用更高或更重的部件
，因此，它可以安裝在PCB板的背麵。

Murata的電荷泵使用小型電感器，電感連接在電荷泵後麵，可以通過LClvboqijiangdishuchuwenbodianya。youyuyujiangyazhuanhuanqixiangbi
，dianganqiliangduandedianyafudufeichangxiao
，yincibuxuyaogaodiangan。youyuzashushao，dianganyedi，keyicaiyongDCR小(xiao)的(de)電(dian)感(gan)，這(zhe)導(dao)致(zhi)傳(chuan)導(dao)損(sun)耗(hao)減(jian)少(shao)。雖(sui)然(ran)平(ping)均(jun)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)隨(sui)轉(zhuan)換(huan)率(lv)成(cheng)比(bi)例(li)下(xia)降(jiang)，但(dan)瞬(shun)時(shi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)等(deng)於(yu)通(tong)過(guo)降(jiang)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)

，並(bing)由(you)輸(shu)入(ru)電(dian)容(rong)器(qi)平(ping)滑(hua)。

此外，Murata的UltraCP™采用了兩相配置，占空比固定為50%，輸入電流在每個周期輸送功率，因此不會引起輸入電容的瞬態電流變化。輸入電容器中流動的紋波電流相當於電感電流的1/N（電壓轉換比）。因此
，可以使用較少的電容器來實現低輸入紋波電壓。

以在小基站係統中應用UltraCP™係列為例，MYC0409-NA安裝在AC/DC轉換器或DC/DC隔離轉換器之後
，從48V線路產生12V。通過采用UltraCP™係列，可以實現高效、小型的係統。

超高效率的非隔離DC-DC轉換器模塊

Murata的UltraCP™ MYC0409是一款非隔離DC-DC轉換器模塊，具有超高效率。MYC0409是一款48伏除以4電荷泵電容分壓器全集成模塊，能夠提供高達72W的功率，峰值效率為96.5%。

MYC0409-NA是一款超薄高效集成電源解決方案

，將72W DC-DC轉換器與組件相結合

，PCB背麵占用空間最小
，擁有小於2.0mm的超薄外形。該整體電源解決方案可用於無需環路補償
，且在最少情況下僅需要三個外部組件的係統。

盡管采用小而薄的11.5 x 9.5 x 2.0mm LGA封裝，但這款完全集成的模塊仍可提供高達96.5%的效率，在48VIN/6A時效率高達95.0%。Murata易yi於yu使shi用yong的de模mo塊kuai引yin腳jiao排pai列lie設she計ji
，可ke實shi現xian簡jian單dan的de電dian源yuan布bu局ju，並bing通tong過guo最zui小xiao化hua布bu線xian寄ji生sheng電dian阻zu來lai實shi現xian效xiao率lv最zui大da化hua。該gai模mo塊kuai具ju有you固gu定ding的de輸shu入ru電dian壓ya到dao輸shu出chu電dian壓ya的de4分頻轉換比，輸入電壓範圍為20V至60V
，支持48V總線係統，具有高功率密度（5.4kW/inch3）、優異的熱性能、低紋波、低電磁幹擾
，並可在-40至+105℃的溫度範圍工作。

MYC0409模塊的峰值效率比1/16磚型70W的電源要好上2.5%
，在48VIN

、6A輸出
、無風散熱時，溫度上升也更低（相比低50℃），輸出紋波也低上75%
，輻射電磁幹擾亦低上20dB，單一MYC0409模塊可節省超過80%的尺寸與75%的高度，在與1/16磚型200W的電源比較時，三個並聯的MYC0409模塊則可節省超過35%的尺寸與75%的高度。MYC0409可以靈活使用
，Murata可以提供符合DOSA標準的封裝給到行業的客戶。

MYC0409模塊可並聯連接
，最多可並聯4個模塊，以提供高功率、高效率的解決方案
，具有良好的開漏電源輸出、過流和過溫保護，采用補償無環路電荷泵
，可與外部時鍾同步，適用於各種48V至12V降壓轉換應用，如數據中心／服務器
、網絡路由器、基站、光學設備、測試設備與LED指示牌。

Murata也推出MYBSN-P2評估模塊，將可加快客戶的產品開發速度。MYBSN-P2是一款采用MYC0409的1/16磚型高效非隔離DC-DC轉換器模塊，隻需施加輸入電壓，然後MYBSN-P2便可開始在其輸出上產生分壓。MYBSN-P2的分頻比為四（VOUT=VIN/4）

，具有寬輸入電壓20至60V（除以四）
，效率高達96.3%
，48VIN/10A時效率則高達95.0%
，可支持高達10A的輸出。

緊湊、薄型
、高效率的降壓DC-DC轉換器解決方案

Murata的FlexiBK™ PE24108功率半導體
，則是一款緊湊、薄型、高效率的降壓DC-DC轉換器解決方案
，能夠在3.0V至3.6V的輸入電壓範圍內提供每級10A的輸出電流，支持標稱3.3V總線電源運行輸出電壓，通過外部反饋電阻選擇，可在0.4至1.0V之間調節，擁有92%峰值效率，對於所有線路和負載變化，輸出電壓調節精度優於±1%。

PE24108caiyongchuangxindeliangjijiagousheji，youyigeliangxiangjiaocuoshidianhebengheyigejiaocuoshijiangyawenyaqizucheng，shixianlejididegaoduhejincoudezhanbanmianji，gaidianyuanxitongdadajianshaolexiaochicunhegaodushouxianyingyongzhonggaoxiaojiejuefanganduidiangandeyilai。

PE24108的每相能夠提供10A電流，最多可並聯4相以支持40A，並可通過外部AVS DAC進行調整，外部同步引腳允許與外部時鍾同步。PE24108超高效率和低紋波性能適用於空間受限和對噪聲敏感的應用，典型應用包括薄型負載點（POL）穩壓器

、光模塊中的DSP/ASIC或網絡設備中的FPGA核心電源供電等。

結語

chuantongdegonglvzhuanhuanmokuai
，tongchangshixitongzhongzuizhankongjiandebufen
，ruguonenggousuoxiaogonglvzhuanhuanmokuaidetijibingtigaozhuanhuanxiaolv，jiangnenggoudafusuoxiaoxitongdetiji
，tishengxitongdewendingxingbingjiangdigonghao。youMurata推出的新型電荷泵架構UltraCP™ MYC0409 DC-DC轉換器模塊與創新兩級架構設計的FlexiBK™ PE24108功率半導體
，將會是縮小功率轉換模塊體積與提升效率的理想解決方案。

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