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为你的工程设计选择合适的电源模块

2010-08-19 15:43
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        如今的许多电信、数据通信、电子数据处理和无线网络系统都在利用分布式电源架构供电。这些复杂的系统需要电源管理解决方案,以便能够监测和控制电源,使之达到非常精确的参数。为了达到这样的性能水平,大多数设计都使用了FPGA、微处理器微控制器或内存块(memory block)。

        这种设计的复杂程度给服务于这些通信基础设施公司的应用设计人员带来了沉重的负担。他们的选择很简单:要么进行投资以显着改善其内部的电源管理能力,要么依靠外部设计公司的专长。这些选择都是不太可取的。

        最近,出现了一个新的选择:负载点DC/DC电源模块。这些模块结合了实现即插即用(plug-and-play)解决方案所需的大部分或全部组件,可以取代多达40个不同的组件。这样就简化了集成并加速了设计,同时可减少电源管理部分的占板空间。

        从这些模块获得你需要的性能,同时满足你的预算和空间要求的关键在于,需要一家掌握不同可用技术的公司。

        最传统和最常见的非隔离式DC/DC电源模块仍是单列直插(SiP)封装,见图1。这些开放框架的解决方案的确在减少设计复杂性方面取得了进展。然而,最简单的是在印刷电路板上使用标准封装的组件。这些组件是典型的低频率设计(大约为300kHz),其功率密度不是恒定的。因此,其尺寸使之难以为许多空间受限的应用所接受。下一代电源模块需要在减少的外形规格(form factor)方面取得重大进展,以提高设计的灵活性。
 


     图1:传统SIP开放式模块。
 

        为了实现设计人员需要的更高功率密度,电源管理供应商必须推高开关频率,以减小能源存储单元的尺寸。但是,利用标准组件增加开关频率会导致低效率,这主要是由于MOSFET的开关损耗。这推动着业界寻找成本有效地降低DC/DC模块中MOSFET的驱动和电源路径寄生阻抗的方法,生产与单个集成电路尺寸相仿的成型模块。

ISL8201M DC/DC模块

         Intersil的ISL8201M模块集成了一个完整的DC/DC转换器所需的大多数组件,包括PWM控制器、MOSFET和电感器。其输入电压范围为3-20V,电流能力为10A。它可实现比传统SIP DC/DC模块高得多的开关频率,通过不使用MOSFET封装并将这些组件共同封装在一个紧凑的15×15×3.5mm的QFN封装中(见图2),实现了极佳的效率和热性能。ISL8201M是一个系列模块中的第一个产品,尺寸和性能的进一步改善正在开发当中。

为你的应用选择一个电源模块
 


                       
            图2:ISL8201M概念封装图。
 

        从效率的角度看,ISL8201M实现了极佳的性能。此外,QFN封装优良的热性能可以实现非常紧凑的设计,而不需要散热片。这使得ISL8201M达到了大约200W/in3的功率密度,约为传统开放式框架模块的4倍。
                          


    图3:ISL8201M效率曲线(Vin = 12V)。

        当评估一个特定应用的解决方案时,尺寸和成本是两个主要的考虑因素。但是,在终端应用中其他因素可能同样重要或更为重要。其中一些额外考虑因素正在研究。

 

 

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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