《電子技術(shù)應(yīng)用》
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四招實(shí)現(xiàn)電源設(shè)計(jì)小型化

2023-01-04
作者:ADI現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師Frederik Dostal
來(lái)源:ADI公司
關(guān)鍵詞: ADI 電源設(shè)計(jì)

小型化一直是電子行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn),,對(duì)電源尤其重要,。電源的質(zhì)量通常以單位體積的功率來(lái)衡量。ADI在本文討論了一些有助于實(shí)現(xiàn)小型化電源設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。

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盡量減少外部元件數(shù)量

電源通常由至少一個(gè)半導(dǎo)體和若干無(wú)源外部元件(如電感器,、電容器和幾個(gè)電阻器)組成,。將元件數(shù)量減少到如圖1所示,,是縮小整個(gè)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(dòng)時(shí)間),則無(wú)源元件的數(shù)量就會(huì)增加,,從而使整個(gè)解決方案所需的空間增加,。圖1中的電路就是一個(gè)開(kāi)關(guān)式降壓變換器的例子,所需無(wú)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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC必須具有盡可能高的開(kāi)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(xiàn)性關(guān)系,。例如,,如果開(kāi)關(guān)頻率增加一倍,則實(shí)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(jì)尺寸,。圖2顯示了LTC3307A開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的空間要求,。由于開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)3MHz,可以使用小的電感器,。

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盡可能減小開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC的尺寸

ADI的LTC33xx平臺(tái)由開(kāi)關(guān)式降壓變換器組成,,變換時(shí)的開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)5MHz。通過(guò)LTC33xx平臺(tái)為各種應(yīng)用設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)品,。LTC3315A已針對(duì)空間有限的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化,。它是一個(gè)雙通道變換器,在尺寸僅為1.64mm × 1.64mm的晶圓級(jí)芯片規(guī)模封裝(WLCSP)中,,每個(gè)通道可提供2A的輸出電流,。另外值得一提的是MAX77324。它是一個(gè)單通道降壓開(kāi)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,。

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通過(guò)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(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC組合起來(lái)。這種組合稱(chēng)為模塊,。通過(guò)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(zhǎng)度,。通過(guò)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(gè)小型化阻礙。將電感器適當(dāng)?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(duì)于有著高輸出電流的小型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器IC,散熱正成為一個(gè)越來(lái)越大的問(wèn)題,,因?yàn)樾酒氖褂脺囟炔荒艹^(guò)最高允許工作溫度,。

使用創(chuàng)新技術(shù)來(lái)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(lái)了額外的間接優(yōu)勢(shì),。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(lái)更大的效益,,由于電子設(shè)備更小,、更輕,甚至還能降低運(yùn)輸成本,。


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