與通常只在芯片上集成控制器和電源開關的開關穩壓器IC相比,電源模塊還可以集成無數個無源組件。通常,“電源模塊”一詞一般在集成電感時使用。
更安靜、更小巧的DC-DC調節
開關穩壓器本身會產生輻射EMI,在相對較高的頻率工作時需要高dI/dt事件。在醫療設備、RF收發器以及測試和測量系統中,通常強制要求EMI合規,這也是信號處理領域的一項關鍵設計挑戰。例如,如果系統未能達到EMI合規要求,或者開關穩壓器會影響到高速數字或RF信號的完整性,則需要進行調試和重新設計,這樣不僅會延長設計周期,還要重新進行評估,從而導致成本增加。此外,在更密集的PCB布局中,DC-DC開關穩壓器一般非常接近噪聲敏感型元件和信號路徑,這更有可能產生噪聲。
與其依賴于繁瑣的EMI緩解技術,例如降低開關頻率、在PCB上添加濾波電路或安裝屏蔽,更好的方法是從源頭抑制噪聲,即DC-DC硅芯片本身。為了實現更緊湊的DC-DC解決方案,可以將所有組件,包括MOSFET、電感、DC-DC IC,以及所有支持型組件集成到一個類似于表貼IC的微型超模壓塑封裝中。
除了能夠實現更安靜的DC-DC轉換,滿足大部分EMI合規標準要求(例如EN 55022 B類),以及實現小尺寸之外,還需要盡可能減少PCB上輸出電容等其他組件的數量,這點至關重要。通過采用快速瞬態響應DC-DC調節器,可以降低對輸出電容的依賴。這意味著通過優化內部反饋環路補償,可在多種工作條件下提供足夠的穩定性裕量,支持各種輸出電容,從而簡化整體設計。
使用最小輸出電容(2 μF × 4.7 μF陶瓷電容)時,LTM8074提供快速瞬態響應(12 VIN、3.3 VOUT)
LTM8074是一款1.2 A、40 VIN μModule降壓穩壓器,采用4 mm × 4 mm × 1.82 mm、0.65 mm間距BGA微型封裝。3.2 VIN至40 VIN、3.3 VOUT產品解決方案的整體尺寸為60 mm2,只需要兩個0805電容和兩個0603電阻。這種小巧、輕質(0.08 g)的封裝使得器件可以安裝在PCB的背面,而PCB正面通常密布各種元件。該產品采用的Silent Switcher架構可以最小化EMI輻射,讓LTM8074能夠通過CISPR22 B類測試,并降低與其他敏感電路產生EMC問題的可能性。
并非始終能夠集成所有外部組件。原因如下。例如,某些設置(例如開關頻率或軟啟動時間)應該是可調的,必須向電路發出指令。這些操作可以通過數字化方式完成。但是,這可能意味著在系統中使用微控制器和非易失性存儲,并支持相應成本。解決這個問題的一種常見方法是使用外部無源組件來實現這些設置。
輸入和輸出電容通常被集成到該電源模塊中,但有時候需要從外部連接。圖2顯示了采用了ADI公司新產品LTM8074的電路。