Frederik Dostal

電源模塊已經上市多年了。電源模塊是一種封裝的、通常是開關模式的電源，可以簡單地焊接到電路板上，并完成將輸入電壓轉換為穩壓輸出電壓的任務。與通常僅將控制器和電源開關集成到芯片中的開關穩壓器IC相比，電源模塊還提供許多無源元件的集成。通常，在集成電感器時使用術語“功率模塊”。圖2顯示了開關模式降壓轉換器（降壓拓撲）的必要元件。虛線表示開關穩壓器IC和電源模塊。這些模塊的電壓轉換電路的開發過程由電源模塊的制造商承擔，因此用戶不必是電源專家。除此之外，還有其他優點。通過模塊中的高度集成，開關模式電源的尺寸可以特別小。

更安靜、更小的直流-直流調節

開關穩壓器自然會產生輻射EMI，因為它們的工作需要在相對較高的頻率下發生高dI/dt事件。EMI 合規性通常是醫療設備、RF 收發器以及測試和測量系統中信號處理的關鍵設計挑戰。例如，如果系統不符合EMI標準，或者開關穩壓器影響高速數字或RF信號的完整性，則調試和重新設計不僅會造成較長的設計周期，還會因重新評估而增加成本。此外，在更密集的PCB布局中，DC-DC開關穩壓器靠近噪聲敏感元件和信號路徑，噪聲的可能性更為明顯。

與其依賴繁瑣的EMI抑制技術（例如降低開關頻率，在PCB上添加濾波器電路或安裝屏蔽），更好的方法是從源頭（DC-DC硅本身）抑制噪聲。對于更緊湊的DC-DC解決方案，所有組件（包括MOSFET、電感器、DC-DC IC和支持組件）都可以封裝在類似于表面貼裝IC的微型包覆成型封裝中。

除了滿足大多數EMI合規規范（如EN 55022 B類）和小尺寸的更安靜的DC-DC轉換外，最大限度地減少PCB上其他元件（如輸出電容器）的數量也很重要。借助快速瞬態響應DC-DC穩壓器，減少了對輸出電容的依賴性。這意味著通過優化的內部反饋環路補償簡化了設計，該補償可在各種工作條件下使用各種輸出電容器提供足夠的穩定性裕量。

圖2.降壓（降壓）開關穩壓器與電源模塊中的電感器高度集成。

圖3.LTM2采用最少的輸出電容（4 μF×7.8074 μF陶瓷），提供快速瞬態響應（12 V在， 3.3 V外).

LTM8074是一款1.2 A、40 V在μModule 降壓穩壓器，采用微型 4 mm × 4 mm × 1.82 mm、0.65 mm 間距 BGA 封裝。其總解決方案尺寸為 60 mm2對于 3.2 V在至 40 V在， 3.3 V外僅需兩個 0805 電容器和兩個 0603 電阻器。薄型輕質 （0.08 g） 封裝允許將器件組裝在 PCB 的背面，其中頂部通常非常密集。其靜音開關電源架構最大限度地減少了 EMI 輻射，使 LTM8074 能夠通過 CISPR22 B 類認證，并降低了 EMC 對其他敏感電路的敏感性。

通常不可能集成所有外部組件。原因很簡單。例如，如果開關頻率或軟啟動時間等某些設置是可調的，則必須告訴電路該怎么做。這可以通過數字方式完成。然而，這意味著使用微控制器和非易失性存儲器，并在系統中產生相關成本。解決此問題的常用方法是使用外部無源元件進行這些設置。

輸入和輸出電容器通常集成在電源模塊中，但有時也需要外部。圖2所示為采用ADI公司新型LTM8074的電路。

圖4.具有 V 電壓的 LTM8074在高達 40 V，輸出電流為 1.2 A，空間僅為 4 mm × 4 mm。

只需使用一個外部電阻器即可設置所需的輸出電壓，從而減少了類型可變性，并為應用提供了一定的靈活性。如果不需要軟啟動，則無需將電容器連接到相應的引腳。所有這些功能使得在極小的電路板面積內進行電壓轉換成為可能。憑借LTM4的4 mm×8074 mm邊沿長度和最少的外部布線，整個電源單元只需約8 mm×8 mm電路板面積即可工作，輸入電壓高達40 V，允許輸出電流高達1.2 A。 圖3顯示了一個示例布局，所需外部元件數量最少。

圖5.電路板面積約為 8 mm × 8 mm 的示例布局。

對于小型電源，提供特別高的轉換效率非常重要，否則可能會出現散熱問題。

新型 LTM8074 具有極其緊湊的尺寸，是實現此目的的理想選擇。通過其集成的靜音切換器技術，它甚至可以用于對噪聲特別敏感的電路，并且通常由線性穩壓器供電。

高度集成的電源模塊不僅適用于簡化開關模式電源的設計，還可用于在極小的空間內實現高效的電壓轉換。

ADI μModule 器件的主要性能特點包括：

低噪聲（超低噪聲和靜音切換器設備）

超薄封裝

6面高效冷卻（CoP）

精度 V外線路、負載和溫度調節

極端可靠性測試

最小接地回路

基板上的多個輸出

極端溫度測試

審核編輯：郭婷