看最新µModule稳压器如何帮助设计师达到新的性能目标

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本文作者

Steve Munns

凌力尔特公司  (现隶属 ADI 公司)      军用-航空市场经理

 

引言

军用系统设计师需要面对多种挑战性设计目标,因为他们除了要提供更高的性能,还处于变化速度不断加快的环境之中。预算削减已经导致大规模企业重组、并行市场业务多样化以及国防工业全球化。这又给设计团队带来新的竞争对手和不可避免的商业压力。

在这种大背景下,设计团队不得不适应新的工作方式,例如跨职能部门、跨多个地点开展工作,同时电源、RF 等一些设计领域的专家也变得日益稀少,上市时间也在不断缩短。

幸运的是,可为设计团队提供帮助的是,每一代新的半导体产品都带来了技术改进,随着这种技术改进,创新从一个行业流入另一个行业。很显然地体现出这种技术改进的一个产品系列是凌力尔特公司的µModule (微型模块) 稳压器,这个系列的产品通过整合芯片和封装技术的进步,已经实现了电源解决方案的极大改进。

 

效率

尺寸、重量和功率 (SWaP) 这个术语在国防行业常用来传达技术系统进步的理念。如果我们进一步深究这个术语的本质含义,那么减小SWaP就意味着效率的提高。

效率是关键,因为存在现成的矛盾。就一个小型和轻量型的系统而言,系统需要在低温下运行以实现可靠性。然而,在越来越复杂的数字处理任务的促使下,电源需求也在日益增加。这当然意味着,处理内核和电源组件都将产生更多热量,除非解决方案能够提高效率。

凌力尔特公司的µModule稳压器为寻求提高电源子系统的效率提供了一种解决方案。为了展示这一点,让我们从更广泛的意义上考虑效率问题,而不是纯粹考虑电气转换效率这一最显然的效率概念。

物理尺寸和 PCB 占板面积

在2008 年,凌力尔特公司推出了 LTM8020 µModule稳压器,这是一款完整的 200mA 降压型 DC/DC 电源,采用纤巧的 6.25mm x 6.25mm x 2.32mm 塑料 LGA 封装。该产品满足 EN55022 Class B 辐射 EMI 要求,并作为标准的基本构件在多种类型的系统中得到了迅速采用。

来到 2014 年,凌力尔特又推出了 LTM4623超薄µModule稳压器,现在该器件具备 3A 输出能力和相同的辐射 EMI 性能。由于组件技术和封装的改进,该器件虽然占用相同的 6.25mm x 6.25mm 电路板面积,但是高度仅为 1.82mm,从而提供了在某些系统中安装在 PCB 背面的选择。

 

图 1:LTM4623超薄3A 降压型 DC/DC µModule稳压器

1LTM4623超薄3A 降压型 DC/DC µModule稳压器

 

针对需要更大功率的应用,LTM4625 提供 5A DC 输出电流,然而却占用相同的电路板面积,高度则为 5.01mm,这是由内部电感器和 BGA 封装较大所导致。

2014 年另一个提高了集成度的例子是 LTM4634,这是一款三输出 5A/5A/4A 降压型 DC/DC µModule稳压器。该器件采用单一 15mm x 15mm x 5.01mm BGA 封装,提供 3 个独立的高效率稳压器通道。与 2005 年该系列第一款器件做个比较,LTM4600 单输出 10A 降压型 DC/DC µModule稳压器的占板面积是相同的。

 

电气性能

基本稳压器 IC 转换效率提高的同时,还伴随着封装技术的进步,这种进步提高了热性能,因此,就给定输出电流而言,较新的µModule稳压器现在可以在更高的环境温度下运行,从而提供了更大的设计裕度。

例如,我们可以比较两款封装尺寸相同的产品之温度降额曲线,一个是8A 降压型 DC/DC µModule转换器LTM4608A和不久前推出的 10A 降压型 DC/DC µModule稳压器 LTM4649。