了解WLAN散热问题

无线局域网 （WLAN） 或 Wi-Fi 网络是家庭中管理本地和互联网的信息和数据传输的系统。我们现在期望我们的家庭安全系统、冰箱、烤箱、HVAC、笔记本电脑、手机和其他家用电子设备不仅相互交谈，而且与我们交谈。当今的趋势是创建更小、更低功耗的WLAN设备来处理所有这些实体。WLAN在家庭中正在突飞猛进地扩展，对解决分布式WLAN系统的占用空间和散热问题给予了极大的关注。那么，WLAN散热问题是什么样的呢？

有人说功率放大器（PA），低噪声放大器（LNA）和滤波器是热（多次以瓦特或功率测量）的消耗者。通常，这些器件通过以更快的数据速率运行来“消耗”功率或散发热量，产生线性度和精度重传问题，或因环境温度变化而遭受效率损失。

这些都是合理的问题，但是在电源和PCB“暴饮暴食”问题方面，驱动所有这些功能的电源的设备也占据了最高的突出地位。这种设备操作规格的最终组合是高效率和小尺寸。

为了解决这些问题，我将首先研究传统的电源发电解决方案。一个简单的LDO对电源电压进行下变频是一个很好的开始。LDO解决方案最容易用小尺寸芯片和几个电阻/电容实现，但其效率很差。对于 24V 至 5V LDO 转换，您的效率额定值为 21%。此外，高输出电流需要笨重的散热器，这将使小尺寸LDO的优势降至列表底部。

更好的方法是使用降压型DC-DC开关稳压器或降压转换器。利用降压转换器，分立电感和开关策略可管理我们的 24V 至 5V 电源的转换，效率更高。这将这种电源解决方案的效率从21%提高到80%。

传统降压转换器的布局功耗为~35.64mm2空间（图2）。

传统降压转换器PCB布局（35.64mm2)

但是，我确实说过涉及分立电感器，这会消耗PCB空间。这些器件需要额外的电容器来完全实现电源转换，同时需要一定程度的设计工程智能来完成开关稳压器设计的组件选择。

图1中的降压转换器解决了LDO效率问题，但由于霸道电感的尺寸，我们仍在与整体尺寸问题作斗争。我们可以做得更好。

让我们用降压转换器模块来增加它。降压转换器模块将电感吸收到IC封装中，理论上可进一步减小PCB空间。但要使这一理论进入下一步，我们需要选择一个利用一定程度封装创造力的降压转换器模块。

一些降压调制器供应商已经通过将内置电感堆叠在集成电路顶部来实现下一步（图 3）。

如MAXM15462 uSLIC功率模块所示，微型系统级IC封装具有电感和降压转换器IC堆叠。

图3中的电源模块将电感和降压转换器集成在一个简单紧凑的封装中。在成品封装中，只需要三个电容器和四个电阻器所需的外部元件（图 4）。

电感器/IC电路降压模块使PCB布局更小的封装尺寸;2.6 毫米 x 3 毫米 x 15 毫米（宽 x 长 x 高）。

具有电感器/IC电路堆叠的降压模块大大减少了标准降压转换器解决方案占用的PCB空间。图 4 布局（27.93mm2）比传统的降压转换器布局（27.35mm）好64%2).

我们的分布式家庭WLAN系统继续在整个家庭环境中使用。摆在WLAN设计人员面前的挑战之一是实现这些具有高功率效率和低PCB空间的系统。一个好的起点从合理的电源策略开始，然后转到其余组件。我们发现，典型的LDO解决方案在效率方面存在不足。传统的IC开关降压转换器在尺寸、设计周期时间和PCB面积利用率方面存在不足。将IC和电感器堆叠在一个封装中的封装可提供高效率和小尺寸，从而降低WLAN系统的温度和尺寸。

审核编辑：郭婷