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电源模块越来越小巧的技术因素分析

2020年06月03日 17:33 次阅读

电源模块上市已经很长时间了,通常是一种采用开关模式的封装电源,能够轻松焊接电路板上,用于将输入电压转换为经过控制的输出电压。与只在芯片上集成控制器和电源开关的开关稳压器IC相比,电源模块还可以集成无数个无源组件。

通常,“电源模块”一词一般在集成电感时使用。开关模式降压型转换器(降压拓扑)所需的组件。虚线表示开关稳压器IC和电源模块。这些模块的电压转换电路由电源模块制造商开发,所以用户无需非常了解电源。除此以外,还有其他优点。由于模块高度集成,所以开关模式电源的尺寸会非常小。

更安静、更小巧的DC-DC调节

开关稳压器本身会产生辐射EMI,在相对较高的频率工作时需要高dI/dt事件。在医疗设备、RF收发器以及测试测量系统中,通常强制要求EMI合规,这也是信号处理领域的一项关键设计挑战。例如,如果系统未能达到EMI合规要求,或者开关稳压器会影响到高速数字或RF信号的完整性,则需要进行调试和重新设计,这样不仅会延长设计周期,还要重新进行评估,从而导致成本增加。此外,在更密集的PCB布局中,DC-DC开关稳压器一般非常接近噪声敏感型元件和信号路径,这更有可能产生噪声。

与其依赖于繁琐的EMI缓解技术,例如降低开关频率、在PCB上添加滤波电路或安装屏蔽,更好的方法是从源头抑制噪声,即 DC-DC 硅芯片本身。为了实现更紧凑的DC-DC解决方案,可以将所有组件,包括MOSFET、电感、DC-DC IC,以及所有支持型组件集成到一个类似于表贴IC的微型超模压塑封装中。

除了能够实现更安静的DC-DC转换,满足大部分EMI合规标准要求,以及实现小尺寸之外,还需要尽可能减少PCB上输出电容等其他组件的数量,这点至关重要。通过采用快速瞬态响应DC-DC调节器,可以降低对输出电容的依赖。这意味着通过优化内部反馈环路补偿,可在多种工作条件下提供足够的稳定性裕量,支持各种输出电容,从而简化整体设计。

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