有越来越多的供货商在许多方面供给的技能的模块电源,由于改进。现在是时分采纳这种新一代的功率模块的优势。挑选电源模块的进程是重要的,规划人员需求挑选的值(功用和尺度)与本钱效益方面的最佳解决方案。
关于更高密度的板和下降体系的巨细的要求也推动了对小的DC / DC溶液,所得的与功率模块的演化。它花了许多年的电力模块技能抵达群众商场。在前期的日子里,这是十分难规划的电源转化器。在其时,他们被规划彻底用分立和含铅元件或从龙头取下一个变压器。现实情况是,在规划电源转化器被认为是一个黑色的艺术。很少有这方面的专家谁了电源转化的各个环节十分了解。在规划周期花了一年多,由于还需求屡次重复规划而引起的高di / dt和dv / dt和不妥或束缚的布局,添加了EMI辐射量安稳性问题,组件毛病或EMI问题。
后来,如Unitrode公司公司开发的PWM操控器和功率晶体管供货商开端供给MOSFET技能来替代双极型晶体管。开关转化频率进步到约100 kHz和外表贴装元件进入干流。经过改进工艺,包装和MOSFET技能,DC / DC稳压器集成了操控器和电源开关抵达。这使得进一步削减电路板空间,进步功率密度的(见图1)。
DC/DC转化器的演化和发展趋势的图画
图1:DC/DC转化器的演化和发展趋势。
今天只要少量半导体供货商供给在单一封装中的一切功用于一身的DC / DC解决方案。除了所述操控器和功率开关,电感器和无源器材现在集成到包。为了削减模块包的方法因子,电感尺度有必要明显削减,一起还供给杰出的功用。这能够经过添加开关频率,然后答应较小的电感与电感较少被运用,这也削减了电感器的直流电阻而完成。的权衡将是添加切换来自操控器和MOSFET丢失。
好消息是,半导体工艺和MOSFET技能这么多年来明显的改进,下降了较高的开关频率的影响。用小的几许尺度,改进的功用能够到达和硅尺度能够削减。较新的MOSFET与长处的改进的数字有助于优化开关和传导损耗的权衡,然后答应改进的功率,然后答应更小的封装尺度可供给满意的电力功耗。别的,包装技能的演进,其间,能够完成功耗的数瓦在小包装作为热阻现已削减。此外,无源元件供给(电容,二极管,电阻器)现已下降了他们的脚印,以节约空间为好。跟着这些技能改进,这使得集成电源模块来完成功率密度今天(图2)可用的水平。
在技能的改进的图画
图2:在技能的改进,需求在许多方面。
为什么要在一个独立的方法运用电源模块?
除了一个现实,即电源模块完成了更小的体积比分立式解决方案,在运用电源模块等许多长处。尽管能够运用离散的方法来取得最高的功率,假如节约电路板空间是你的首要要求,你可能会获益于权衡功率的百分之几,以满意密度要求。例如,Micrel公司电源模块完成的功率在90%的范围内,以及在轻负载高功率,由于负荷的HyperLight™技能。
分立的功率转化器需求更多的空间和细心元件方位作为这成为一个问题。布局和布线能够说是适当具有挑战性的优化。沟通电流回路更大,能够更简单遭到辐射EMI的问题,由于这些回路像的天线。一个模块中的要害功率元件的集成削减了线圈的尺度与只需求把输入输出电容接近IC和连接到GND,这是适当简单完成。为广阔的客户,满意CISPR22,B类或EN55022的要求是必要的。图3显现了这些新模块的功用。
功率和EMI功用的图画
图3:功率(左)和EMI功用。