電源模塊來救援

有越來越多的供應商在許多方面提供的技術的模塊電源，由于改進。現在是時候采取這種新一代的功率模塊的優勢。選擇電源模塊的過程是重要的，設計人員需要選擇的值(性能和尺寸)與成本效益方面的最佳解決方案。

對于更高密度的板和降低系統的大小的要求也推動了對小的DC / DC溶液，所得的與功率模塊的演變。它花了很多年的電力模塊技術到達大眾市場。在早期的日子里，這是非常難設計的電源轉換器。在當時，他們被設計完全用分立和含鉛元件或從龍頭取下一個變壓器。現實情況是，在設計電源轉換器被認為是一個黑色的藝術。很少有這方面的專家誰了電源轉換的各個環節非常了解。在設計周期花了一年多，因為還需要多次重復設計而引起的高di / dt和dv / dt和不當或約束的布局，增加了EMI輻射量穩定性問題，組件故障或EMI問題。

后來，如Unitrode公司公司開發的PWM控制器和功率晶體管供應商開始提供MOSFET技術來取代雙極型晶體管。開關轉換頻率提高到約100 kHz和表面貼裝元件進入主流。通過改進工藝，包裝和MOSFET技術，DC / DC穩壓器集成了控制器和電源開關抵達。這使得進一步減少電路板空間，提高功率密度的(見圖1)。

DC/DC轉換器的演變和發展趨勢的圖像

圖1：DC/DC轉換器的演變和發展趨勢。

今天只有少數半導體供應商提供在單一封裝中的所有功能于一身的DC / DC解決方案。除了所述控制器和功率開關，電感器和無源器件現在集成到包。為了減少模塊包的形式因子，電感尺寸必須顯著減少，同時還提供良好的性能。這可以通過增加開關頻率，從而允許較小的電感與電感較少被使用，這也減少了電感器的直流電阻而實現。的權衡將是增加切換來自控制器和MOSFET損失。

好消息是，半導體工藝和MOSFET技術這么多年來顯著的改善，降低了較高的開關頻率的影響。用小的幾何尺寸，改進的性能可以達到和硅尺寸可以減少。較新的MOSFET與優點的改進的數字有助于優化開關和傳導損耗的權衡，從而允許改進的效率，從而允許更小的封裝尺寸可提供足夠的電力功耗。另外，包裝技術的演進，其中，可以實現功耗的數瓦在小包裝作為熱阻已經減少。此外，無源元件供應(電容，二極管，電阻器)已經降低了他們的足跡，以節省空間為好。隨著這些技術改進，這使得集成電源模塊來實現功率密度今日(圖2)可用的水平。

在技術的改進的圖像

圖2：在技術的改善，需要在很多方面。

為什么要在一個獨立的方式使用電源模塊?

除了一個事實，即電源模塊實現了更小的體積比分立式解決方案，在使用電源模塊等諸多優點。雖然可以使用離散的方式來獲得最高的效率，如果節省電路板空間是你的主要要求，你可能會受益于權衡效率的百分之幾，以滿足密度要求。例如，Micrel公司電源模塊實現的效率在90%的范圍內，以及在輕負載高效率，由于負荷的HyperLight™技術。

分立的功率轉換器需要更多的空間和仔細元件位置作為這成為一個問題。布局和布線可以說是相當具有挑戰性的優化。交流電流回路更大，可以更容易受到輻射EMI的問題，因為這些回路像的天線。一個模塊中的關鍵功率元件的集成減少了線圈的尺寸與只需要把輸入輸出電容靠近IC和連接到GND，這是相當容易實現。為廣大的客戶，滿足CISPR22，B類或EN55022的要求是必要的。圖3顯示了這些新模塊的性能。

效率和EMI性能的圖像

圖3：效率(左)和EMI性能。