如何高效地克服电源三大烂实现混合DCDC电源变换器的应用设计之神通
随着微电子技术、磁性材料科学以及其他边沿技术科学的不断进步与飞速发展,开关稳压电源(DC-DC、DC-AC、AC-DC、AC-AC等各种非线性高频变换器技术)、功率因数校正(PFC)和电机驱动与电源管理技术取得了突破性的进展,而DC-DC变换器技术成为了这些技术中的核心。集成电路/模块不仅成为各种功率电子设备的心脏,也是实现高效率、高性能和自动化控制的关键。
然而,面对“电源三大烂”——即效率低下、高成本和体积庞大的问题,设计人员需要在价值(性能与尺寸)与成本效益之间进行权衡。在追求更小尺寸的同时,我们必须克服诸如高di/dt或dv/dt引起的稳定性问题、元件故障或EMI问题以及增加辐射EMI量等挑战。
随着工艺、封装和MOSFET技术的不断改进,一体化DC/DC解决方案得以问世,这些解决方案不仅减小了电路板空间,还提高了功率密度。半导体工艺和MOSFET技术多年的显著改善降低了更高开关频率带来的影响,使得可以实现改进性能并减小硅尺寸。此外,无源元件如二极管、电阻器也在不断减少,以节省空间。
尽管分立式方法可能获得最高效率,但当空间需求为首要考虑时,可以通过牺牲几百分比的效率来满足密度要求。集成式模块内关键功放元件最大限度地减小环路尺寸,只需将输入输出电容靠近IC并连接到GND,便易于布局。此外,由于模块内热量主要在封装内消散,因此对于QFN型封装具有低热阻结对板至关重要。
最新一代的小型化、高温操作能力强且具有宽工作输入输出范围的小型有广泛应用前景,如用于工业或医疗应用的小型分布式系统中。在设计企业基础设施数据通信FPGA及12V总线应用时,不同类型的一系列芯片可提供不同的功能,如最小外形尺寸、高功率密度优化环路响应速度较快,以及5V至24V宽输入范围等,以适应不同环境下的需求。