電源管理是設計人員面臨的最艱難的障礙之一，他們面臨著很多障礙，包括需要更多的功能和更高的性能，縮小的消費產品，減少半導體幾何尺寸，以及增加新一代IC的電源軌。在某些情況下，這些有時相互沖突的要求促使系統設計人員在一個或多個領域中妥協電源解決方案，例如轉換效率，瞬態響應，噪聲功率密度，總成本或設計復雜性。

但是，聰明的供應商，正在證明妥協不需要給定，改進了負載點（POL）非隔離式DC/DC轉換器設計，這些設計不斷推動性能范圍，同時在單個微型封裝內集成更多元件以滿足最大需求嚴格的性能要求和最終產品的外形尺寸需求（并且不會提高價格標簽）。他們使用的一種技術是將非隔離POL穩壓器轉換為封裝（PSiP）解決方案中的完整電源。

提供這些新一代PSiP穩壓器的功率IC制造商包括Altera的Enpirion，Intersil，Linear Technology和德州儀器等。它們提供最佳性能，無需在效率，瞬態性能，尺寸或成本方面進行任何折衷。

優化的電源解決方案

例如，讓我們從Enpirion開始，現在是Altera公司。其集成的片上電源系統（PowerSoC）通過類似微型IC的封裝實現了極高的轉換效率，同時提供了強大的性能，可驅動FPGA（ASIC）和ASIC等高負載IC負載。 PowerSoC結合了多項進步。為了實現高開關頻率工作時的低損耗，制造商已經采用了使用專有磁芯材料的低損耗磁性的精密高速MOSFET。 Enpirion解決方案1通過提供大大簡化的電路板設計，布局和制造要求，顯著地幫助系統設計和生產力。據供應商稱，采用0.18μmLDMOS工藝實現的專有高速晶體管結構可實現卓越的品質因數（FOM）。此外，PWM控制器和高頻電容濾波器（包括環路補償電路）都集成在同一封裝中，采用先進的引線框架結構，可提供低寄生效應和熱阻（圖1）。

圖1：Enpirion的PowerSoC在單個QFN封裝內包含控制器，MOSFET，電感和濾波電容。自幾年前推出PowerSoC DC/DC轉換器以來，該公司繼續擴大其產品投資組合。雖然早期的推出是針對5 V降壓應用而量身定做的，但最近新增的產品可用于處理12 V輸入，可調低電壓輸出，輸出電流處理能力高達15 A. 12 V降壓EN2300系列的15 A成員被指定為EN23F0QI。根據Altera的說法，它為設計人員提供了完整的電源系統，經過全面模擬，表征，驗證和生產測試。

EN23F0QI的輸入電壓范圍為4.5至14 V，輸出電壓采用外部電阻分壓器編程包含RA和RB的網絡，如圖2所示。該器件還采用IV型電壓模式補償網絡，以最大限度地提高控制環路帶寬，并提供出色的負載瞬態響應并保持精確的輸出調節。實際上，為了簡化設計工作，建議在產品數據表的表格中使用RA，CA，RCA，REA和COUT的值。該表建議了各種輸入（VIN）和輸出（VOUT）電壓的電阻和電容值。 RB的值使用以下簡單公式計算：

其中VFB為0.6 V標稱值。

圖2：EN23F0QI的輸出電壓使用包含RA和RB的簡單電阻分壓網絡進行編程。

其他PSiP選項

同樣，對于耗電量大的電信/數據通信/FPGA應用， Intersil已經準備好了許多集成的封裝PSiP封裝，能夠從17 mm方形PCB封裝中提供高達100 W的功率，效率高達95％。然而，隨著輸入到輸出降壓比的增加，效率下降。此外，為了在不使用散熱器或風扇的情況下實現全功率運行，該封裝提供低熱阻和寬結溫范圍。更重要的是，它支持使用標準表面貼裝設備進行簡單，可靠，自動化的裝配，同時易于探測所有引腳。

雖然Intersil的ISL8225M設計為從QFN封裝提供30 A，但該公司的ISL8200M是采用耐熱增強型薄型QFN的完整均流DC/DC。與Enpirion一樣，Intersil的PSiP模塊也需要一些外部無源器件才能完成解決方案。如圖3所示，單電阻RSET設置ISL8200M的輸出電壓，可以在0.6到6.0 V之間調整。基于以下公式：

不同的RSET電阻值輸出（VOUT）電壓在產品數據表的表格中給出。由于ISL8200M提供電流共享功能，因此可以并聯多達六個模塊以實現60 A解決方案。該部分的直流輸入電壓范圍為3至20 V.

圖3：單個電阻RSET設置ISL8200M的輸出電壓，可在0.6 V至6.0 V范圍內調節。

PSiP封裝的POL降壓穩壓器也可以在凌力爾特公司的電源管理產品組合中找到。凌力爾特公司已將其PSiP標記為μModule（微模塊）穩壓器，該穩壓器在一個緊湊的表面貼裝BGA或LGA封裝內集成了開關DC/DC控制器，功率MOSFET，輸入和輸出電容，補償元件和電感。該公司繼續擴大μModule系列，增加了更多的鈴聲和口哨聲。最近增加的一款是10 A降壓μModule穩壓器LTM4649，輸入電壓范圍為4.5至16 V，單輸出電壓范圍為0.6至3.3 V，由外部電阻設置。它還支持多相操作和電流共享，以及頻率同步，擴頻，電源軌排序的輸出電壓跟蹤和故障保護。圖4描述了μModule穩壓器LTM4649的效率性能，如產品數據表中所示。它表明，對于12 V輸入和750 V開關時的3.3 V輸出，μModule可以在滿載時提供超過92％的峰值效率，在中負載點保持高電平，然后隨著負載電流緩慢開始下降下降。隨后，當輸出電壓在相同的12 V輸入下降時，效率也開始下降，但對于高降壓比而言相當高。例如，曲線顯示1 V輸出滿載時效率約為85％。同時，負載瞬態響應也非常好。

圖4：線性μModule穩壓器LTM4649可以提供高效率以實現高降壓比。

德州儀器（TI）提供類似的高功率密度，非隔離式DC/DC轉換器模塊，具有高效率和瞬態響應。 TI將PWM控制器，功率MOSFET和屏蔽電感器與其他無源元件集成在一個標準半導體封裝中，繼續擴展其PSiP產品線，推出具有更高輸出電流能力的同類緊湊封裝。最近新增的LMZ3系列SimpleSwitcher?模塊具有高達10 A的輸出電流能力。 LMZ31710是一款10 A器件，只需很少的外部無源元件即可通過單個QFN封裝提供完整的降壓穩壓器解決方案。

對于要求大于10 A的應用，可以按照建議并聯多達六個LMZ31710器件TI應用報告SNVA695.2圖2顯示了兩個并聯兩個LMZ31710模塊的同步開關頻率所需的連接。根據TI的說法，并聯器件將作為單個獨立器件運行和工作，具有更高的輸出電流能力。但是，由于這些器件之間存在內部差異，必須降低輸出電流量，以確保沒有器件工作在單個器件的最大額定輸出電流以上。根據TI的應用報告，最大輸出電流：

其中n是并聯的LMZ31710器件的數量。

確保輸出電壓的正常上升和下降在并聯解決方案中，TI建議在存在有效輸入電壓時通過Inhibit功能控制導通和關斷。

圖5：并聯兩個集成的典型原理圖簡單的切換器LMZ31710電源模塊。展望未來，PSiP解決方案的供應商將繼續推進他們的產品，以便以前所未有的功率密度為微處理器，ASIC和FPGA等IC負載提供更高的功率。非常高的轉換效率和可靠性，同時保持低成本。