電源的小型化輕量化設計方案

　　近年來各種電子產品向小型化和微型化發展，并以大爆炸的形式進入人們的生活。其中供電電源的體積及重量占了整個產品的一大部分，電源變壓器、電源控制IC、MOS管、整流二極管、電解電容及瓷片電容等元器件是電源電路中必不可少的重要元器件。我們應該怎樣在這些器件上下功夫，把電源的體積逐步縮減?

　　首先我們來對比一下，那些胖瘦不一的電源產品。他們到底差在什么地方，是哪些應用和技術使它們變得不一樣。

　　圖1 各種電源的對比

　　同樣要求同樣品質的電源，大家肯定希望選用小體積重量輕的電源。我們如何能在保證電源性能基礎上減小電源體積及重量呢?有哪些措施及新技術可以采用?下面介紹幾種減小電源體積空間的方法

　　一、DC-DC芯片增加同步整流，減小電源體積及重量：

　　同步整流是采用通態電阻極低的功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術。MOS管的開通損耗會大大降低，同樣功率的電源MOSFET一般采用PCB散熱即可，而用二極管整流需要采用散熱片。

　　下面介紹一個比較簡單的Buck電路采用同步整流芯片技術的DC-DC芯片MP4420。

　　圖2 帶同步整流DC-DC芯片

　　圖3 同步整流Buck電路

　　MP4420這個芯片內部集成了圖3中的Q1、Q2兩顆MOSFET，而且采用SOT23-8封裝。只需要在芯片外圍加上一個電感及電容即可實現DC-DC轉換功能，從而達到節省產品體積的目的。

　　二、AC-DC電源采用原邊反饋，節省部分器件：

　　原邊反饋(PSR)的AC-DC控制技術是最近10年間發展起來的新型AC-DC控制技術，與傳統的副邊反饋的光耦加TL431的結構相比，其最大的優勢在于省去了這兩個芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節省了系統板上的空間，在保證可靠性的基礎上還降低了電路成本。

　　MPS目前有5~15W的一系列的原邊反饋控制芯片方案，MP020是集成700V MOSFET的恒壓恒流(CV/CC) 開關芯片，能輕松實現高精度的穩壓和恒流輸出。

　　圖4 AC-DC原邊反饋應用

　　三、小型化電源模塊應用，縮小產品體積：

　　電源模塊可以直接貼裝在印制電路板上，同時由于采用灌膠模塊設計，模塊產品在體積、散熱、可靠性方面都很有優勢。AC-DC電源往往需要滿足一些安全距離，導致AC-DC部分電路面積較大，AC-DC電源模塊由于采用灌膠封裝，可以大大減小各元器件及布線之間的距離，可以大大提高電源的功率密度。

　　圖5 小體積電源模塊

　　小體積產品設計從電源入手，周立功從AC-DC到DC-DC芯片方案均可以提供小型化的電源設計方案。周立功旗下的廣州致遠電子推出的小體積電源模塊，ZY0FBxxD-2W系列模塊，采用特殊設計工藝設計，可以在不加任何外圍器件下正常使用。體積僅31.8*20.3*10.5mm。同時周立功代理的MPS產品線，也推出大量下體積封裝電源IC產品，如MP4420采用SOT23-8的小體積封裝，同時采用內置同步整流工藝節省了續流二極管，是小體積設計的最佳選擇。