在电子领域中,功率密度的提升和电路板空间的优化一直是设计师们追求的目标。近年来,功率转换技术取得了显著的进步,尤其是在DC/DC转换器领域。功率模块的进步为高密度电路板设计提供了新的解决方案,同时也促使系统尺寸变得更加紧凑。
今天,集成DC/DC解决方案只有少数半导体制造商在一个封装中提供。除了控制器和电源开关,电感器和其他无源元件也已经被集成进封装中。要实现尺寸的缩减,电感器尺寸的大幅降低是必须的,而这一目标通过提高开关频率,使用更小的电感器来实现,这也相应减少了电感器的DC电阻。
尽管采用分立元件的电源转换器可以达到极高的效率,但使用功率模块的优点远超空间节约。例如,Micrel的电源模块在保持90%效率的同时,通过HyperLight Load™技术,在轻负载条件下效率极高。而模块设计也简化了EMI问题的处理,减少了设计和迭代的周期。
功率晶体管的发展和PWM控制器的应用,如Unitrode公司的开发,使得开关转换器频率可提升至约100 kHz。随着封装和MOSFET技术的进步,配备集成控制器和电源开关的稳压器问世,这进一步缩小了电路板空间,提高了功率密度。
开关稳压电源技术和功率因数校正(PFC)、电机驱动与电源管理技术的突破,归功于微电子技术、磁性材料科学等边缘科技的快速发展。在这些技术中,DC-DC转换器技术扮演了核心角色。
随着更高的开关频率,半导体工艺和MOSFET技术的改进,尺寸的减小和性能的提升已成为可能。新一代MOSFET不仅提高了效率,也使得封装尺寸可以进一步减小。随着热阻的降低,封装技术的进步允许在较小的封装中实现较高的功率输出。此外,无源元件也在减小尺寸以节省空间,从而为复杂的电源设计提供了更多的灵活性和选择。
面对这些技术的改进,越来越多的供应商开始提供更小、更高效的电源模块。现在,设计师在选择这些新一代电源模块时,不仅要考虑性能和尺寸,还需考虑成本效益,以找到最佳的电源解决方案。这一过程对电源模块技术的未来发展至关重要。
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