小型化一直是電子行業(yè)的一個熱點,,對電源尤其重要。電源的質(zhì)量通常以單位體積的功率來衡量,。ADI在本文討論了一些有助于實現(xiàn)小型化電源設(shè)計的注意事項,。
盡量減少外部元件數(shù)量
電源通常由至少一個半導(dǎo)體和若干無源外部元件(如電感器、電容器和幾個電阻器)組成,。將元件數(shù)量減少到如圖1所示,,是縮小整個電源尺寸的第一步。
如果需要其他功能(如可調(diào)輸出電壓或可調(diào)軟啟動時間),,則無源元件的數(shù)量就會增加,,從而使整個解決方案所需的空間增加。圖1中的電路就是一個開關(guān)式降壓變換器的例子,,所需無源元件的數(shù)量已降至最少,。
盡量減小外部元件尺寸
為了獲得盡可能小的輸出電容器和電感器尺寸,開關(guān)穩(wěn)壓器IC必須具有盡可能高的開關(guān)頻率,。輸出電壓的電壓紋波基本上與外部元件的值和尺寸呈線性關(guān)系,。例如,如果開關(guān)頻率增加一倍,,則實現(xiàn)相同輸出電壓紋波所需的電感值將減半,。這樣就可以減小設(shè)計尺寸。圖2顯示了LTC3307A開關(guān)穩(wěn)壓器的空間要求,。由于開關(guān)頻率高達3MHz,,可以使用小的電感器。
盡可能減小開關(guān)穩(wěn)壓器IC的尺寸
ADI的LTC33xx平臺由開關(guān)式降壓變換器組成,,變換時的開關(guān)頻率高達5MHz,。通過LTC33xx平臺為各種應(yīng)用設(shè)計了專門的產(chǎn)品。LTC3315A已針對空間有限的應(yīng)用進行了優(yōu)化,。它是一個雙通道變換器,,在尺寸僅為1.64mm × 1.64mm的晶圓級芯片規(guī)模封裝(WLCSP)中,,每個通道可提供2A的輸出電流,。另外值得一提的是MAX77324。它是一個單通道降壓開關(guān)穩(wěn)壓器,,最大輸出電流為1.5A,,外殼尺寸為1.22mm×0.85mm。圖3顯示了MAX77324封裝尺寸,。
通過集成電感器減小尺寸
減小電源電路尺寸的另一種方法是將電感器與開關(guān)穩(wěn)壓器IC組合起來,。這種組合稱為模塊。通過集成,讓電感器放置在半導(dǎo)體IC上,,從而有可能減小邊緣長度,。通過將模塊中的電感器用作熱導(dǎo)體和散熱器,還可克服另一個小型化阻礙,。將電感器適當?shù)剡B接到電源模塊內(nèi)的芯片上,,可以讓半導(dǎo)體更好地散熱。特別是對于有著高輸出電流的小型開關(guān)穩(wěn)壓器IC,,散熱正成為一個越來越大的問題,,因為芯片的使用溫度不能超過最高允許工作溫度。
使用創(chuàng)新技術(shù)來減小電源尺寸的方法有很多,。ADI在這篇關(guān)于電源管理技巧的短文中介紹了其中的一些方法,。小型化帶來了額外的間接優(yōu)勢。例如,,由于電路板空間需求減小,,成本降低,就有可能打造功能性更高的技術(shù)設(shè)備,,從而帶來更大的效益,,由于電子設(shè)備更小、更輕,,甚至還能降低運輸成本,。