在功率譜的中低端，有適度的功率轉換要求，例如物聯(lián)網（IoT）設備中常見的那些，需要使用處理適度水平的功率轉換IC當前的這些通常在數百毫安的電流范圍內，但如果車載功率放大器需要峰值功率需求來傳輸數據或視頻，則該數量可以更高。因此，支持眾多物聯(lián)網設備的無線傳感器的激增增加了對適合空間和熱約束設備形狀因子的小型，緊湊和高效功率轉換器的需求。

然而，與許多其他應用不同，許多工業(yè)和醫(yī)療產品通常具有更高的可靠性，外形和穩(wěn)健性標準。正如您所料，大部分設計負擔都落在電力系統(tǒng)及其相關支持組件上。工業(yè)甚至醫(yī)療物聯(lián)網產品必須正常運行，并在幾個電源（如交流電源插座和備用電池）之間無縫切換。此外，必須采取很大的長度來防止故障，同時還可以在由電池供電時最大化操作時間，以確保無論存在什么電源，正常的系統(tǒng)操作都是可靠的。因此，這些系統(tǒng)中使用的內部電源轉換架構需要堅固，緊湊，并且需要最小的散熱。

電源設計注意事項

工業(yè)并不罕見物聯(lián)網系統(tǒng)設計人員在采用無線傳輸功能的系統(tǒng)中使用線性穩(wěn)壓器。主要原因是它可以最大限度地減少EMI和噪音。盡管如此，雖然開關穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器產生更多噪聲，但它們的效率要高得多。如果切換器的行為可以預測，噪聲和EMI水平已被證明可以在許多敏感應用中進行管理。如果開關穩(wěn)壓器在正常模式下以恒定頻率開關，并且開關邊緣干凈且可預測且沒有過沖或高頻振鈴，則EMI被最小化。此外，小封裝尺寸和高工作頻率可以提供小而緊湊的布局，從而最大限度地減少EMI輻射。此外，如果穩(wěn)壓器可以與低ESR陶瓷電容一起使用，輸入和輸出電壓紋波（系統(tǒng)中的額外噪聲源）都可以最小化。

主輸入電源很常見今天的工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網設備是來自外部交流 - 直流適配器和/或電池組的24 V或12 V直流電源。然后使用同步降壓轉換器將該電壓進一步降低到5V和/或3.x V電壓軌。盡管如此，這些醫(yī)療物聯(lián)網設備中內部后調節(jié)電源軌的數量已經增加，而工作電壓卻持續(xù)下降。因此，許多這些系統(tǒng)仍然需要3.x V，2.x V或1.x V電壓軌，用于為低功率傳感器，存儲器，微控制器內核，輸入/輸出和邏輯電路供電。然而，用于數據傳輸的內部功率放大器可能需要具有高達0.8 A電流能力的12 V電壓軌，以將任何記錄的數據傳輸到遠程集中式集線器。

傳統(tǒng)上，此12 V電壓軌已經過由升壓開關穩(wěn)壓器和所需的專用開關模式電源設計提供，以及印刷電路板（PCB）上的大型解決方案占板面積。

新型緊湊型升壓轉換器

ADI公司的μModule?（微型模塊）產品是完整的系統(tǒng)級封裝（SiP）解決方案，可最大限度地縮短設計時間并解決電路板空間和密度問題的常見問題常見于工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)。這些μModule產品是完整的電源管理解決方案，集成了DC-DC控制器，功率晶體管，輸入和輸出電容，補償元件和電感器，采用緊湊的表面貼裝BGA或LGA封裝。使用ADI公司的μModule產品進行設計可以將完成設計過程所需的時間減少多達50％，具體取決于設計的復雜程度。 μModule系列將元件選擇，優(yōu)化和布局的設計負擔從設計人員轉移到器件，從而縮短了整體設計時間和系統(tǒng)故障排除，并最終縮短了產品上市時間。

此外，ADI的μModule解決方案集成了分立式電源，信號鏈和隔離設計中常用的關鍵元件，采用緊湊的IC式外形。在ADI嚴格的測試和高可靠性工藝的支持下，μModule產品系列簡化了功率轉換設計的設計和布局。

μModule系列產品涵蓋了廣泛的應用，包括負載點穩(wěn)壓器，電池充電器，LED驅動器，電源系統(tǒng)管理（PMBus數字管理電源），隔離轉換器，電池充電器和LED驅動器。作為高度集成的解決方案，可為每個器件提供PCB Gerber文件，μModule電源產品可滿足時間和空間限制，同時提供高效，可靠的選擇性產品，符合EN 55022 B類標準的低EMI解決方案。

隨著設計資源因系統(tǒng)復雜性增加和設計周期縮短而變得緊張，重點在于系統(tǒng)關鍵知識產權的發(fā)展。這通常意味著在開發(fā)周期的后期忽略電源。由于時間短且專業(yè)電源設計資源有限，因此需要盡可能減小占用面積的高效率解決方案，同時可能利用PCB的底部以及最大限度地利用空間。

這是μModule穩(wěn)壓器提供理想答案的地方。這個概念內部復雜，外部簡單 - 開關穩(wěn)壓器的效率和線性穩(wěn)壓器的設計簡單性。精心設計，PCB布局和元件選擇對于開關穩(wěn)壓器的設計非常重要，許多經驗豐富的設計師在其職業(yè)生涯的早期就已經聞到了燃燒電路板的獨特香氣。當時間短或電源設計經驗有限時，現成的μModule穩(wěn)壓器可節(jié)省時間并降低風險。

ADIμModule系列最近的一個例子是LTM4661同步升壓μModule穩(wěn)壓器，它采用6.25 mm× 6.25 mm×2.42 mm BGA封裝。封裝中包括開關控制器，功率FET，電感器和所有支持組件。在1.8 V至5.5 V的輸入范圍內工作，可以調節(jié)和輸出2.5 V至15 V的電壓，并通過一個外部電阻設置。只需要一個大容量輸入和輸出電容。

LTM4661非常高效，從3.3 V輸入升壓到12 V輸出時，效率可高于87％。請參見圖2效率曲線。

圖3顯示LTM4661的測量熱像，從3.3 V輸入到12 V，800 mA直流電流，200 LFM氣流，無散熱片。

結論

物聯(lián)網設備的部署近年來不斷發(fā)展，其中包括用于軍事和工業(yè)應用領域的各種產品。新一波產品，包括傳感器填充的醫(yī)療和科學儀器，近年來一直是主要的市場驅動因素，現在開始出現顯著增長的跡象。同時，這些系統(tǒng)的空間和熱設計限制使得需要一類新的功率轉換器，其能夠提供小型，緊湊且熱效率足跡的必要性能指標，以為諸如功率放大器的內部電路供電。幸運的是，最近發(fā)布的LTM4661升壓μModule穩(wěn)壓器等設備提升了電源設計人員的工作。

最后，使用μModule穩(wěn)壓器在這些類型的應用中很有意義，因為它們可以顯著縮短調試時間并允許更大的電路板面積使用。這降低了基礎設施成本，以及產品生命周期內的總體擁有成本。