想讓大電流設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔？關(guān)注MPS最新PMBus全集成DC/DC數(shù)字電源模塊

面對(duì)數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用對(duì)更高功率密度、更快瞬態(tài)響應(yīng)和智能化管理的新需求，MPS公司推出了16V、20A帶PMBus的全集成DC/DC數(shù)字電源模塊MPM3695-25。

MPM3695-25可提供高達(dá)250A的峰值電流、200A的持續(xù)電流和低至0.5V 的輸出電壓。相比于分立負(fù)載點(diǎn)(POL)電源解決方案，MPM3695-25能提供更高的功率密度(高達(dá)60%)，為多個(gè)器件提供核心電源。值得一提的是，MPM3695-25的封裝尺寸僅為10x12x4mm，

非常適合空間受限的FPGA、ASIC和服務(wù)器應(yīng)用。

圖：16V、20A帶PMBus的全集成DC/DC數(shù)字電源模塊MPM3695-25

MPM3695-25如何將小尺寸和大智慧集于一身?MPS電源模塊產(chǎn)品線經(jīng)理孫毅告訴21ic記者，MPS以其獨(dú)特的系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)和創(chuàng)新專有的BCD工藝技術(shù)，提供高集成的單晶元功率芯片。許多傳統(tǒng)的模擬半導(dǎo)體技術(shù)因無(wú)法有效整合大功率電源器件，導(dǎo)致產(chǎn)品體積過(guò)大或功耗過(guò)高，進(jìn)而引發(fā)散熱問(wèn)題。市場(chǎng)上多數(shù)解決方案采用多重芯片組合方式，而MPS的BCD工藝將BiCMOS信號(hào)晶體管及高效率DrMOS功率晶體管集成，實(shí)現(xiàn)了體積更小，效率更高，更精準(zhǔn)的單晶元電源管理IC。

單晶元 DrMOS可將驅(qū)動(dòng)、FET、PWM控制邏輯以及檢測(cè)和保護(hù)電路集成在一個(gè)硅片中無(wú)縫運(yùn)行。分布式柵極驅(qū)動(dòng)將柵極驅(qū)動(dòng)死區(qū)時(shí)間最大限度地降低至<2ns，從而確保電流均勻分布。最大限度地減少了開(kāi)關(guān)損耗和寄生感應(yīng)振鈴。

圖：MPS 獨(dú)有的單晶元技術(shù)

據(jù)了解，MPS成立 21 年以來(lái)，專注于高功率密度芯片的研究以及設(shè)計(jì)，不但成功地開(kāi)發(fā)出在單個(gè)封裝中真正集成整個(gè)電源系統(tǒng)的單片電源模塊，同時(shí)還以突破性的專利技術(shù)不斷推出創(chuàng)新產(chǎn)品。

MPM3695-25背后還有哪些黑科技呢?MPS是一家無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司，但與其他使用標(biāo)準(zhǔn)工藝技術(shù)的無(wú)晶圓半導(dǎo)體公司不同，MPS與晶圓代工伙伴配合在晶圓代工廠使用MPS專利工藝技術(shù)。據(jù)孫毅介紹，MPM3695-25采用的Mesh Connect (芯片倒裝工藝)使其可靠性更高、尺寸更小，散熱性能更好、電感更小、響應(yīng)快。

圖：Mesh Connect (芯片倒裝工藝)

緊湊型功率模塊本身就需要更高的效率和更強(qiáng)的散熱能力。憑借獨(dú)特的封裝技術(shù)，MPM3695-25不僅縮小了封裝尺寸，還大大優(yōu)化了電流處理能力，直接且有效地將熱量散至PCB 板上。良好的散熱性能讓MPM3695-25 更加易于設(shè)計(jì)，有效地節(jié)省了大功率器件的功率損耗。通過(guò)堆疊多個(gè)器件，輸出電流可以高達(dá)250A，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的130A。MPM3695-25 還集成了單片降壓轉(zhuǎn)換器和電感，功率密度為 2.25kW/inch3;其輸出電壓為3.3V，輸入電壓為12V，峰值效率高達(dá)94%，遠(yuǎn)高于競(jìng)爭(zhēng)的91%。

多項(xiàng)恒定導(dǎo)通時(shí)間(MCOT)控制模式是MPS的另一專利技術(shù)。MPM3695-25通過(guò)采用MCOT，在瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率，在實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，顯著降低了對(duì)輸出電容需求。MCOT控制模式還避免了傳統(tǒng)電流-電壓模式控制方案中復(fù)雜的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，從而簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。

此外，MPM3695-25先進(jìn)智能的功能特性使其能夠兼容PMBus，為用戶提供了全定制設(shè)計(jì)和可編程性方案，實(shí)現(xiàn)了時(shí)序、電流限值、跳頻模式、連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控的全程可編程功能。MPM3695-25不但簡(jiǎn)化了PCB 布局和功率級(jí)設(shè)計(jì)，還減少了產(chǎn)品開(kāi)模時(shí)間，讓大電流設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔。

2017 MPS營(yíng)收4.71億美金，較2016年大漲21.2%，對(duì)比模擬芯片行業(yè)10.9%的平均漲幅，MPS的高增長(zhǎng)從何而來(lái)呢?據(jù)孫毅介紹，不僅去年，從2014年至今，MPS的年復(fù)合增長(zhǎng)率都高達(dá)18.6%。這得益于MPS把目標(biāo)市場(chǎng)定義為長(zhǎng)期可持續(xù)增長(zhǎng)的汽車、工業(yè)、服務(wù)器和通信行業(yè)。以汽車應(yīng)用為例，MPS業(yè)界領(lǐng)先的車載USB充電方案mEZS91202就受到了很多廠商的追捧。這是一款具有過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)以及線路降壓補(bǔ)償?shù)腢SB充電器模塊，具有7V至36V輸入電壓、350kHz工作頻率，2.5A負(fù)載電流。它的效率高達(dá)95%，較同類方案空間尺寸減小40%，為空間受限的可擴(kuò)展電源解決方案器件提供了設(shè)計(jì)靈活性。

除了在汽車領(lǐng)域的持續(xù)增長(zhǎng)，隨著AI時(shí)代的來(lái)臨，MPS也在高性能計(jì)算領(lǐng)域加大投入。FPGA和ASIC的快速普及給電源模塊設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)——應(yīng)用需要更寬的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)驅(qū)動(dòng)，而數(shù)據(jù)中心則需要更高的功率密度、更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)和更智能的功率管理功能。因此，理想的電源模塊解決方案需變得更加緊湊、人性化可定制、易于使用，同時(shí)功率傳輸能力絕不可輸于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。除了面向這一市場(chǎng)的最新的MPM3695-25模塊化產(chǎn)品，目前，MPS已與Xilinx和Intel積極展開(kāi)合作，為處理器和IO提供通用和定制的高能效供電方案。高性能處理器的大規(guī)模部署為MPS的高功率密度解決方案帶來(lái)了更大的市場(chǎng)空間。

為了更好的服務(wù)中小客戶，MPS官網(wǎng)提供了在線購(gòu)買功能。值得一提的是，針對(duì)可編程模塊，MPS還提供了在線調(diào)試和仿真工具，通過(guò)對(duì)輸出電壓等超過(guò)35個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線設(shè)置和調(diào)校，設(shè)計(jì)者可以及時(shí)評(píng)估其方案的性能指標(biāo)，并對(duì)滿足方案需求的自定義模塊直接下單購(gòu)買開(kāi)始原型設(shè)計(jì)，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。

圖：利用MPS提供在線編程工具，設(shè)計(jì)者可根據(jù)設(shè)計(jì)需求設(shè)置參數(shù)

憑借實(shí)現(xiàn)高速功率轉(zhuǎn)換專有的BCD工藝等業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)，以及在多個(gè)行業(yè)的均衡發(fā)展和電子商務(wù)策略的成功，MPS 在2018年的營(yíng)收將再創(chuàng)新高，達(dá)到5.62億美金。