什么樣的電源芯片封裝最合適？獨(dú)立、多功能、可調(diào)針腳排列來(lái)解決設(shè)計(jì)難題

現(xiàn)代降壓轉(zhuǎn)換器的多功能讓工作能夠輕易地被完成，而且就像某位高譚市民的「萬(wàn)能腰帶」一樣，這些功能的配置與布局在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮了其空間與靈活性。不管你有沒(méi)有像蝙蝠俠一樣的酷炫披風(fēng)，只要能快速啟動(dòng)這些功能，就能不費(fèi)九牛二虎之力，輕松解決設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)。

一直以來(lái)，電源管理解決方案的每一種功能都有獨(dú)立針腳。無(wú)論是緩沖啟動(dòng)（soft start）、輸出電壓穩(wěn)定（power good）、切換頻率調(diào)整或環(huán)路補(bǔ)償，每一種功能都有相應(yīng)的針腳。這種設(shè)計(jì)有許多優(yōu)點(diǎn)，舉例來(lái)說(shuō)，TPS54620 降壓轉(zhuǎn)換器有一個(gè)獨(dú)立的輸出電壓穩(wěn)定針腳，能在熱關(guān)機(jī)（thermal shutdown）時(shí)發(fā)出低訊號(hào)。對(duì)那些在嚴(yán)苛、多變環(huán)境下運(yùn)作的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，配置針腳是必須的，這樣才能確保我們的裝置能夠提供穩(wěn)定的電源。

即便不需要在極端條件之下運(yùn)作，我們也能根據(jù)我們對(duì)功率密度、封裝設(shè)計(jì)、易于使用與調(diào)整等偏好來(lái)選擇最符合我們需求的積體電路（IC）。圖1 顯示各種針腳排列（pinout）可以解決何種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

圖1 ：針腳排列類型與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

使用獨(dú)立針腳排列的一大好處，在于能微調(diào)每一種功能。如果每一項(xiàng)功能都有各自的針腳，便能選擇適合的電阻、電容、甚至是接地短路，讓我們在設(shè)定緩沖啟動(dòng)時(shí)間等功能上有更大彈性，只要是在裝置的操作范圍內(nèi)即可。相較之下，多功能針腳排列元件與可調(diào)元件（trimmed devices）的調(diào)整彈性較低，其電阻、電容等參數(shù)有時(shí)必須固定為單一數(shù)值。

值得擁有但暫時(shí)用不到的功能

有些時(shí)候，你只需要一個(gè)能解決設(shè)計(jì)問(wèn)題、又不必費(fèi)心監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)換器，像個(gè)IC 警衛(wèi)在一旁安靜待命。這就是可調(diào)針腳（trims）派上用場(chǎng)的時(shí)候，TPS566231P 及TPS566231 等元件能讓我們在輸出電壓穩(wěn)定針腳或可調(diào)式緩沖啟動(dòng)針腳之間進(jìn)行選擇。在衡量設(shè)計(jì)優(yōu)先重點(diǎn)時(shí)，我們也許認(rèn)為輸出電壓監(jiān)測(cè)不是大問(wèn)題，電源啟動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)反而比較讓人擔(dān)心。在這種情況下，TPS566231 元件是絕佳選擇，不只具備可調(diào)式軟啟動(dòng)（SS）功能，也不必?zé)辣O(jiān)測(cè)輸出電壓監(jiān)測(cè)（PG/PGOOD）針腳的訊號(hào)。

藉由限制針腳排列，不只能節(jié)省IC 元件的空間，也能大幅減少外部元件的數(shù)量。過(guò)去多半以其他外部元件調(diào)整的功能，在這些可調(diào)針腳上都已有固定參數(shù)，因此能節(jié)省許多時(shí)間與空間。從圖2 可見(jiàn)，TPS566231/1P/8/8P 使用的針腳數(shù)更少，卻仍保有完整元件功能性。TPS566231/1P/8/8P 精簡(jiǎn)的針腳排列有助提升使用便利度，而TPS54620 較復(fù)雜的針腳排列則提供更大的調(diào)整彈性，能進(jìn)一步優(yōu)化我們的電源解決方案。

圖2 ：TPS566231/1P/8/8P與 TPS54620之針腳排列比較

最終關(guān)鍵并非針腳排列，而是功能組合

設(shè)計(jì)人員為了確保產(chǎn)品性能無(wú)虞，自然會(huì)想留意一切運(yùn)作是否正常。在空間有限的情況下，限制針腳排列也許是個(gè)好方法，但參數(shù)的調(diào)整彈性也會(huì)受到影響。如果你在尋找折衷方案，不妨參考多功能針腳排列。

TPS543620、TPS62903 等元件配備MODE 針腳（又稱為多功能針腳)，能實(shí)現(xiàn)電阻配置功能，一次選擇多項(xiàng)參數(shù)與補(bǔ)償環(huán)路。換言之，只要將數(shù)個(gè)電阻與IC 連接，便能同步調(diào)整斜坡電容、緩沖啟動(dòng)時(shí)間、電流上限等。有了MODE 針腳，設(shè)計(jì)人員也不必為了調(diào)整降壓轉(zhuǎn)換器中的單一參數(shù)，思考合適的電阻值或電容值。

在多功能針腳排列元件的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)中，一般包含如圖3 的表格，顯示不同電阻值如何影響IC 的各項(xiàng)參數(shù)。

圖3 ：R MODE 電阻值對(duì)元件內(nèi)部零件的影響（R MODE 為 MODE針腳的電阻器)

一個(gè)好設(shè)計(jì)絕對(duì)不會(huì)有任何疏漏…

針對(duì)功率需求選擇適合元件時(shí)，我們不必再為了功率密度或使用便利性，而限縮元件功能。受惠于近年來(lái)封裝技術(shù)的創(chuàng)新，DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器不只能滿足我們的功能需求，也不會(huì)壓縮電路板的空間。雖然某些元件的針腳排列看似局限，眼尖的設(shè)計(jì)人員都知道還有哪些可行方案與調(diào)整空間。