關于具有可擴展性的DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案

今天，分布式電源架構已演變?yōu)橹虚g總線架構(IBA)，它為數(shù)據(jù)通信/電信設備，服務器和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)換器用作負載點(POL)穩(wěn)壓器，并提供所需的降壓電壓，為各種負載供電，如微處理器，DSP，存儲器，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，耗時的，低效的并且占用更多空間。為了讓設計人員輕松生活，并為他們提供更多時間滿足其他系統(tǒng)需求，Intersil，國際整流器，德州儀器等廠商開發(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，具有可擴展性以滿足廣泛需求POL功率要求的范圍。因此，升級到下一級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。

舉例來說，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載點(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，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計人員可以輕松地從一個模塊遷移到另一個模塊，而無需更改PC板布局。因此，當設計必須從較低電流擴展到較高輸出電流時，設計人員可以簡單地移除舊部件并用更高電流的部件替換它，而無需任何電路更改，以縮短產(chǎn)品上市時間。

因此，一個簡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電阻器來設置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±1%。 ISL8201M還具有內(nèi)部補償，內(nèi)部軟啟動，自動恢復過流保護，使能選項和預偏置輸出。

圖1：為了完成DC/DC轉(zhuǎn)換器設計，集成負載點(POL)模塊僅需要大容量輸入和輸出電容器一個電阻器來編程輸出電壓。

可擴展POL模塊

另一家提供集成POL DC/DC穩(wěn)壓器作為節(jié)能服務器，存儲，電信，網(wǎng)通和機頂盒應用的完整解決方案的供應商是International Rectifier。該供應商的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12 V輸入進行了優(yōu)化，分別提供4，6和9 A輸出電流。提供超過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計靈活性，并允許剪切和粘貼布局，以加快產(chǎn)品上市時間。

通過將所有半導體和無源元件(包括磁性元件)封裝在一個緊湊的封裝內(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。這種趨勢的一個很好的例子是TI(前美國國家半導體)LMZ系列Simple Switcher電源模塊。 TI/National在一個標準半導體芯片封裝中集成了開關控制器，功率FET和電感器以及其他無源器件，通過增加具有更高輸出電流能力的新成員，同時保持封裝格式相同，繼續(xù)擴展該產(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和噪聲敏感應用提供電源的附加功能(前言LMZ表明這是一個模塊產(chǎn)品)。它們還具有控制內(nèi)部電路開關頻率的頻率同步引腳，以及用于將多個電源模塊并聯(lián)在一起的均流引腳，可實現(xiàn)高達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)輻射和傳導發(fā)射標準，可確保簡便的PC板設計。 10-A Simple Switcher模塊設計可在70°C的環(huán)境溫度下工作，零氣流。

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

公司的在線設計工具Webench支持所有Simple Switcher模塊。通過將一些性能參數(shù)輸入軟件工具，工程師可以為其應用選擇合適的部件，并提供完成電路板設計所需的少量外部無源器件的值。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計的解決方案，集成了完整DC/DC電源解決方案所需的所有無源組件。給定系列中的產(chǎn)品通常與封裝兼容，使設計人員能夠靈活地在設計周期后期修復其POL功率要求，并優(yōu)化系統(tǒng)功率需求，而無需重新加工PCB。有關更多信息，請使用提供的鏈接訪問Digi-Key網(wǎng)站上的產(chǎn)品頁面。