电源模块如何简化设计过程

即使采用这些先进的同步降压IC，可靠的电源设计仍然面临诸多要求，需要克服许多困难。设计者必须评估输入电压、输出电压、负载电流、温度、抗噪性和/或辐射等。与开关电源设计相关的难题是外部元件选择、元件布局、PCB布局，以及控制问题，如电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和射频抗扰性(RFS)。如果有其中任何问题未解决，就可能引入噪声，进而耦合到供电电路或向外耦合。

在选择分立电源的外部元件时，谨慎判断至关重要。例如，相同的电感可能具有不同的饱和电流，在快速瞬变引入大电流时发生故障。电感有不同形状，对指标的影响也不同，包括严格的磁心材料、线圈形状、绕线间隔、频率响应、直流电阻、品质因数(Q)，以及是否屏蔽等。电感选择错误可能引起许多问题，例如不稳定、输入或输出产生尖峰脉冲。如果电感不满足系统的功率要求，甚至导致完全失效。如果电容选择不正确，其电容值可能随不同频率、电压和温度变化很大，从而造成不稳定。如果选择电源模块，部分外部元件已集成到模块内，可规避大量风险。实际上，现在可以集成从开关电源控制器到MOSFET功率开关、电感以及补偿、偏置所需的无源元件，只需4、5个外部元件即可保证正常工作。集成的所有元件都经过精挑细选，使设计工作没有一点儿疑虑;工程师只需选择合适的商用化电源模块。

分立电源设计中，正确选择元件非常重要，但将其正确布置在IC附近同样重要，这就要求高水平的技巧和经验。设计者需要时刻注意大电流通路的长度和尺寸，关注高频节点，谨慎提防IC及输入电源的地回路。如果插件电感电感和电容离IC太远，会增大电流环路的寄生电容和电感，从而引发问题。(市场上的大多数模块采用屏蔽电感，这有助于减小与开关稳压器相关的EMI。)如果设计不正确，补偿和反馈电路也受地噪声的影响。将模块密封在密闭封装内有助于保护IC不受PCB布局的影响，而这类问题在分立电源设计中普遍存在。由于模块的焊接与标准IC类似，并且补偿电路、FET及电感全部位于内部，接地设计也有利于控制敏感器件附近的地电流。有利于保护电源电路不受接地反弹和其它系统噪声的影响(系统级噪声会注入到补偿电路)，最终获得效率和可靠性更高的电源。

越小越好

除了克服设计可靠电源面临的众多障碍外，新一代电源模块还具有小尺寸带来的附加利益：尺寸远远小于使用PWM控制器的分立电源方案，甚至是内置FET的开关稳压器。多年以来，电源电路已经从需要所有外部元件的简单电源控制器(图3A)发展为IC集成电源转换器(使用外部电感，但附加外部元件较少) (图3B)，进而发展到最新、更为紧凑的电源模块(图3C)。例如，喜马拉雅电源模块只需要很少的4、5个外部元件：输入电容、输出电容、两个设定输出电压的电阻，以及可能用于软启动的电容。图3所示为电源方案的演变过程，以及每种方案的外形尺寸。

便利性和灵活性是关键

正像您看到的，最新电源模块的外形尺寸明显减小。但这仅仅是采用模块的优势之一。另一项优势是简单。新形布局配置通过QFN引脚输出将引脚布置在封装周边，使设计者更容易进行PCB布局，费用更低。将关键信号引脚布置在封装的周边，不再需要多层电路板通过过孔连接到模块内部的中心引脚，而采用球栅阵列封装模块时就是遇到这种情况(图4)。周边引脚位置也提高了模块底部可用于裸焊盘的空间，有助于模块散热，实现低温工作。多个独立的裸焊盘将敏感的模块区域与其它区域相隔离，提供附加保护。低至2.8mm的封装高度是新一代电源模块的另一关键特征，支持其卡类应用(高度非常重要)，也使其更容易集成散热器——对于需要耗散更多热量的大功率应用尤其重要(图5)。

轻松移植，满足不同的电压和电流需求

在项目设计的不同阶段，电源要求可能频繁变化。那么，如果电压或电流要求变化时，客户为什么要被迫重新设计和重新修改电路板呢?不仅成本高，而且非常耗时!

使用引脚兼容、具有不同电流范围和电压范围的电源模块系列产品，允许相同的布局支持不同的模块需求，不影响PCB，进而加快上市时间。http:/插件电感大电流电感

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