為你的工程設計選擇合適的電源模塊

如今的許多電信、數據通信、電子數據處理和無線網絡系統都在利用分布式電源架構供電。這些復雜的系統需要電源管理解決方案，以便能夠監測和控制電源，使之達到非常精確的參數。為了達到這樣的性能水平，大多數設計都使用了FPGA、微處理器、微控制器或內存塊(memory block)。

這種設計的復雜程度給服務于這些通信基礎設施公司的應用設計人員帶來了沉重的負擔。他們的選擇很簡單：要么進行投資以顯著改善其內部的電源管理能力，要么依靠外部設計公司的專長。這些選擇都是不太可取的。

最近，出現了一個新的選擇：負載點DC/DC電源模塊。這些模塊結合了實現即插即用(plug-and-play)解決方案所需的大部分或全部組件，可以取代多達40個不同的組件。這樣就簡化了集成并加速了設計，同時可減少電源管理部分的占板空間。

從這些模塊獲得你需要的性能，同時滿足你的預算和空間要求的關鍵在于，需要一家掌握不同可用技術的公司。

最傳統和最常見的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插(SiP)封裝，見圖1。這些開放框架的解決方案的確在減少設計復雜性方面取得了進展。然而，最簡單的是在印刷電路板上使用標準封裝的組件。這些組件是典型的低頻率設計(大約為300kHz)，其功率密度不是恒定的。因此，其尺寸使之難以為許多空間受限的應用所接受。下一代電源模塊需要在減少的外形規格(form. factor)方面取得重大進展，以提高設計的靈活性。

圖1：傳統SIP開放式模塊。

為了實現設計人員需要的更高功率密度，電源管理供應商必須推高開關頻率，以減小能源存儲單元的尺寸。但是，利用標準組件增加開關頻率會導致低效率，這主要是由于MOSFET的開關損耗。這推動著業界尋找成本有效地降低DC/DC模塊中MOSFET的驅動和電源路徑寄生阻抗的方法，生產與單個集成電路尺寸相仿的成型模塊。

ISL8201M DC/DC模塊

INTERSIL的ISL8201M模塊集成了一個完整的DC/DC轉換器所需的大多數組件，包括PWM控制器、MOSFET和電感器。其輸入電壓范圍為3-20V，電流能力為10A。它可實現比傳統SIP DC/DC模塊高得多的開關頻率，通過不使用MOSFET封裝并將這些組件共同封裝在一個緊湊的15×15×3.5mm的QFN封裝中(見圖2)，實現了極佳的效率和熱性能。ISL8201M是一個系列模塊中的第一個產品，尺寸和性能的進一步改善正在開發當中。

為你的應用選擇一個電源模塊

圖2：ISL8201M概念封裝圖。

從效率的角度看，ISL8201M實現了極佳的性能。此外，QFN封裝優良的熱性能可以實現非常緊湊的設計，而不需要散熱片。這使得ISL8201M達到了大約200W/in3的功率密度，約為傳統開放式框架模塊的4倍。

圖3：ISL8201M效率曲線(Vin = 12V)。

當*估一個特定應用的解決方案時，尺寸和成本是兩個主要的考慮因素。但是，在終端應用中其他因素可能同樣重要或更為重要。其中一些額外考慮因素正在研究。