新一代穩壓器需要新型電感封裝

2004年7月B版

　　為了滿足計算機工業提出的減小電路板尺寸和提高微處理器PWM控制器效率方面的要求，磁性產品制造商正在尋求一種新的屏蔽磁芯結構，來代替傳統的鐵粉環形設計。這種在微處理器的計算能力技術方面要求降低電壓、提高功率的趨勢，對穩壓器設計提出了挑戰，這是由于瞬態功率增加而提出的要求。改進效率、提高瞬態響應時間需要更好的電壓調節。多數脈沖寬度調制器的控制芯片制造商采用多相交疊同步升壓穩壓器的電源結構，并使用基于輸出電感器DC電阻技術的電流讀出拓撲結構。

　　這對電感器設計帶來的影響是巨大的，因為當電流和開關頻率增加時電感量會降低。為了維持有效功率傳送，減小磁芯和銅的損耗是問題的關鍵。由于材料成本低、散熱功能卓越和屏蔽性能優良，通常選擇鐵粉環形電感器作為桌面計算機供電系統的升壓穩壓器電感器封裝。典型的電感器尺寸與電流大小、磁芯材質飽和特性、所需電感量有關。但是，為了面對新的空間要求和效率方面的挑戰，已經開發出新磁芯材料的電感器封裝，特點是體積比原來減小三分之一，但提供同樣的或更小的功率損耗。

　　桌面微處理器電源要求的電氣性能可用一個稱為VR10.x.的標準來定義。該標準定義的電流和功率電平一直在穩定增加，現在的值為小于1.6V時 160A。這些高功率電平給電壓穩壓器設計者提出了重大挑戰。另外，因為OEM市場份額的驅動，傳統的塔式桌面單元也要讓路給小型單元。功率消耗成為關鍵因素，因為多數穩壓器沒有專用的氣流冷卻，而是依賴剩余氣流。結果導致工作在電流大、溫度高環境中的電感器常常遇到可靠性方面的問題。如果器件材質沒有設計用于承受這樣的高溫，則這將成為電感器潛在故障模式中的一個重要因素。

　　另外，對于功率消耗最小化這個問題來說，較高的開關頻率使電感器材料的選擇成為關鍵。隨著頻率的增高，磁芯損耗也在增加。典型桌面控制器設計有兩相到四相幾種形式，它們并聯連接并在不同時間下開關。為了控制和測量每個相位上的電流，電流讀出電阻Rdson使用電感器的DC電阻來進行監測。這是一個“無損耗”監測電流的方法，不增加其它不必要元件的成本。為了精確監測，電感器電阻的容許偏差必須控制在