關(guān)于具有可擴(kuò)展性的DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案

今天，分布式電源架構(gòu)已演變?yōu)橹虚g總線架構(gòu)(IBA)，它為數(shù)據(jù)通信/電信設(shè)備，服務(wù)器和PC的系統(tǒng)板上使用的各種DC/DC轉(zhuǎn)換器提供所需的總線電壓。這些DC/DC轉(zhuǎn)換器用作負(fù)載點(diǎn)(POL)穩(wěn)壓器，并提供所需的降壓電壓，為各種負(fù)載供電，如微處理器，DSP，存儲(chǔ)器，邏輯和這些電路板上的其他器件。具有分立元件的POL電壓調(diào)節(jié)器是麻煩的，耗時(shí)的，低效的并且占用更多空間。為了讓設(shè)計(jì)人員輕松生活，并為他們提供更多時(shí)間滿足其他系統(tǒng)需求，Intersil，國(guó)際整流器，德州儀器等廠商開(kāi)發(fā)了高度集成的POL模塊，提供完整的DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案，具有可擴(kuò)展性以滿足廣泛需求POL功率要求的范圍。因此，升級(jí)到下一級(jí)功耗要求意味著只需在不更換電路板的情況下選擇集成POL系列的引腳兼容，性能更高的元件。

舉例來(lái)說(shuō)，Intersil的ISL820xM系列是一款高度集成的20 V輸入和可變輸出降壓負(fù)載點(diǎn)(POL)DC/DC轉(zhuǎn)換器系列，具有引腳兼容的成員。集成的ISL820xM模塊包括高性能PWM控制器，功率MOSFET，電感器以及完成DC/DC電源所需的大多數(shù)無(wú)源元件。所有這些組件均采用15 x 15 mm QFN封裝。 ISL820xM的輸出電流能力為600 kHz，輸出電流為4至10 A.而ISL8201M為20 V，10 A輸出電流型號(hào)，ISL8204M和ISL8206M分別為4和6 A引腳兼容版本。

引腳兼容的通用封裝使設(shè)計(jì)人員可以輕松地從一個(gè)模塊遷移到另一個(gè)模塊，而無(wú)需更改PC板布局。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)必須從較低電流擴(kuò)展到較高輸出電流時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以簡(jiǎn)單地移除舊部件并用更高電流的部件替換它，而無(wú)需任何電路更改，以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

因此，一個(gè)簡(jiǎn)單的布局適合該模塊系列的所有成員。然而，為了在POL板上創(chuàng)建一個(gè)完整的高電流解決方案，它需要大容量輸入和輸出電容器和一個(gè)電阻器來(lái)設(shè)置0.6到6.0 V的輸出電壓(圖1)。使用電壓模式控制，輸出電壓可精確調(diào)節(jié)至0.6 V，輸出電壓調(diào)節(jié)率高達(dá)±1%。 ISL8201M還具有內(nèi)部補(bǔ)償，內(nèi)部軟啟動(dòng)，自動(dòng)恢復(fù)過(guò)流保護(hù)，使能選項(xiàng)和預(yù)偏置輸出。

圖1：為了完成DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，集成負(fù)載點(diǎn)(POL)模塊僅需要大容量輸入和輸出電容器一個(gè)電阻器來(lái)編程輸出電壓。

可擴(kuò)展POL模塊

另一家提供集成POL DC/DC穩(wěn)壓器作為節(jié)能服務(wù)器，存儲(chǔ)，電信，網(wǎng)通和機(jī)頂盒應(yīng)用的完整解決方案的供應(yīng)商是International Rectifier。該供應(yīng)商的SupIRBuck集成POL穩(wěn)壓器采用緊湊的4 x 5 mm封裝，提供與上一代器件相同的效率和功能，但占地面積減小33%。引腳和封裝兼容的IR3853/56/59 SupIRBuck穩(wěn)壓器還集成了高性能控制器和最新一代MOSFET，以及采用超薄4 x 5 mm PQFN封裝的電感器。 IR3853/56/59針對(duì)12 V輸入進(jìn)行了優(yōu)化，分別提供4，6和9 A輸出電流。提供超過(guò)96%的峰值效率，輸出電壓在0.7 V至90%Vin之間變化。據(jù)IR稱，這些器件的通用封裝提供了設(shè)計(jì)靈活性，并允許剪切和粘貼布局，以加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

通過(guò)將所有半導(dǎo)體和無(wú)源元件(包括磁性元件)封裝在一個(gè)緊湊的封裝內(nèi)，模塊一直將非隔離POL DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率密度提升到新的高度。這種趨勢(shì)的一個(gè)很好的例子是TI(前美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體)LMZ系列Simple Switcher電源模塊。 TI/National在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體芯片封裝中集成了開(kāi)關(guān)控制器，功率FET和電感器以及其他無(wú)源器件，通過(guò)增加具有更高輸出電流能力的新成員，同時(shí)保持封裝格式相同，繼續(xù)擴(kuò)展該產(chǎn)品線。

LMZ2系列電源模塊(例如LMZ22003，LMZ23603)與LMZ1系列引腳和形式兼容，提供高達(dá)10 A的輸出電流，并具有為大電流中間軌，F(xiàn)PGA和噪聲敏感應(yīng)用提供電源的附加功能(前言LMZ表明這是一個(gè)模塊產(chǎn)品)。它們還具有控制內(nèi)部電路開(kāi)關(guān)頻率的頻率同步引腳，以及用于將多個(gè)電源模塊并聯(lián)在一起的均流引腳，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)60 A的輸出電流(圖2)。 LMZ2系列電源模塊內(nèi)部集成了屏蔽電感，符合CISPR 22(B類)輻射和傳導(dǎo)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)，可確保簡(jiǎn)便的PC板設(shè)計(jì)。 10-A Simple Switcher模塊設(shè)計(jì)可在70°C的環(huán)境溫度下工作，零氣流。

圖2：對(duì)于更高的輸出電流，LMZ2xxxx系列Simple Switcher模塊可以輕松并聯(lián)。

公司的在線設(shè)計(jì)工具Webench支持所有Simple Switcher模塊。通過(guò)將一些性能參數(shù)輸入軟件工具，工程師可以為其應(yīng)用選擇合適的部件，并提供完成電路板設(shè)計(jì)所需的少量外部無(wú)源器件的值。您可以在Digi-Key網(wǎng)站上找到各種各樣的Webench Buildit板卡。

POL電源模塊系列提供易于設(shè)計(jì)的解決方案，集成了完整DC/DC電源解決方案所需的所有無(wú)源組件。給定系列中的產(chǎn)品通常與封裝兼容，使設(shè)計(jì)人員能夠靈活地在設(shè)計(jì)周期后期修復(fù)其POL功率要求，并優(yōu)化系統(tǒng)功率需求，而無(wú)需重新加工PCB。有關(guān)更多信息，請(qǐng)使用提供的鏈接訪問(wèn)Digi-Key網(wǎng)站上的產(chǎn)品頁(yè)面。