實現小型化電源設計的4個小技巧
發布時間:2022-08-04 來源:ADI 責任編輯:wenwei
【導讀】小xiao型xing化hua一yi直zhi是shi電dian子zi行xing業ye的de一yi個ge熱re點dian,對dui電dian源yuan尤you其qi重zhong要yao。電dian源yuan的de質zhi量liang通tong常chang以yi單dan位wei體ti積ji的de功gong率lv來lai衡heng量liang,本ben文wen討tao論lun了le一yi些xie有you助zhu於yu實shi現xian小xiao型xing化hua電dian源yuan設she計ji的de注zhu意yi事shi項xiang。
盡量減少外部元件數量
電源通常由至少一個半導體和若幹無源外部元件(如電感器、電容器和幾個電阻器)組成。將元件數量減少到如圖1所示,是縮小整個電源尺寸的第一步。
圖1. 經典式開關穩壓器,帶有一個半導體和若幹無源元件。
如果需要其他功能(如可調輸出電壓或可調軟啟動時間),則無源元件的數量就會增加,從而使整個解決方案所需的空間增加。圖1中的電路就是一個開關式降壓變換器的例子,所需無源元件的數量已降至最少。
盡量減小外部元件尺寸
為了獲得盡可能小的輸出電容器和電感器尺寸,開關穩壓器IC必(bi)須(xu)具(ju)有(you)盡(jin)可(ke)能(neng)高(gao)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)。輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)電(dian)壓(ya)紋(wen)波(bo)基(ji)本(ben)上(shang)與(yu)外(wai)部(bu)元(yuan)件(jian)的(de)值(zhi)和(he)尺(chi)寸(cun)呈(cheng)線(xian)性(xing)關(guan)係(xi)。例(li)如(ru),如(ru)果(guo)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei),則(ze)實(shi)現(xian)相(xiang)同(tong)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)紋(wen)波(bo)所(suo)需(xu)的(de)電(dian)感(gan)值(zhi)將(jiang)減(jian)半(ban)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)減(jian)小(xiao)設(she)計(ji)尺(chi)寸(cun)。圖(tu)2顯示了 LTC3307A 開關穩壓器的空間要求。由於開關頻率高達3MHz,可以使用小的電感器。
圖2. 輸出電流為3 A的開關模式電壓轉換器的空間要求。
盡可能減小開關穩壓器IC的尺寸
ADI的LTC33xx平台由開關式降壓變換器組成,變換時的開關頻率高達5 MHz,通過LTC33xx平台為各種應用設計了專門的產品。LTC3315A 已針對空間有限的應用進行了優化,它是一個雙通道變換器,在尺寸僅為1.64 mm × 1.64 mm的晶圓級芯片規模封裝(WLCSP)中,每個通道可提供2 A的輸出電流。另外值得一提的是MAX77324,它是一個單通道降壓開關穩壓器,最大輸出電流為1.5 A,外殼尺寸為1.22 mm×0.85 mm。圖3顯示了MAX77324封裝尺寸。
圖3. 一款采用極小封裝的開關穩壓器。
圖4. 雙降壓穩壓器IC的封裝外形,尺寸為1.64 mm × 1.64 mm。
通過集成電感器減小尺寸
減小電源電路尺寸的另一種方法是將電感器與開關穩壓器IC組合起來,這種組合稱為模塊。通過集成,讓電感器放置在半導體IC上(shang),從(cong)而(er)有(you)可(ke)能(neng)減(jian)小(xiao)邊(bian)緣(yuan)長(chang)度(du)。通(tong)過(guo)將(jiang)模(mo)塊(kuai)中(zhong)的(de)電(dian)感(gan)器(qi)用(yong)作(zuo)熱(re)導(dao)體(ti)和(he)散(san)熱(re)器(qi),還(hai)可(ke)克(ke)服(fu)另(ling)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)化(hua)阻(zu)礙(ai)。將(jiang)電(dian)感(gan)器(qi)適(shi)當(dang)地(di)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)內(nei)的(de)芯(xin)片(pian)上(shang),可(ke)以(yi)讓(rang)半(ban)導(dao)體(ti)更(geng)好(hao)地(di)散(san)熱(re)。特(te)別(bie)是(shi)對(dui)於(yu)有(you)著(zhe)高(gao)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)小(xiao)型(xing)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)IC,散熱正成為一個越來越大的問題,因為芯片的使用溫度不能超過最高允許工作溫度。
使(shi)用(yong)創(chuang)新(xin)技(ji)術(shu)來(lai)減(jian)小(xiao)電(dian)源(yuan)尺(chi)寸(cun)的(de)方(fang)法(fa)有(you)很(hen)多(duo)。這(zhe)篇(pian)關(guan)於(yu)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)技(ji)巧(qiao)的(de)短(duan)文(wen)就(jiu)介(jie)紹(shao)了(le)其(qi)中(zhong)一(yi)些(xie)方(fang)法(fa)。小(xiao)型(xing)化(hua)帶(dai)來(lai)了(le)額(e)外(wai)的(de)間(jian)接(jie)優(you)勢(shi),例(li)如(ru)由(you)於(yu)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)需(xu)求(qiu)減(jian)小(xiao),成(cheng)本(ben)降(jiang)低(di),就(jiu)有(you)可(ke)能(neng)打(da)造(zao)功(gong)能(neng)性(xing)更(geng)高(gao)的(de)技(ji)術(shu)設(she)備(bei),從(cong)而(er)帶(dai)來(lai)更(geng)大(da)的(de)效(xiao)益(yi),由(you)於(yu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)更(geng)小(xiao)、更輕,甚至還能降低運輸成本。
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