隨著電子產(chǎn)品變得更小更好，轉(zhuǎn)換器也必須為它們供電。除了從更小的占地面積提供更高的效率之外，這些DC/DC轉(zhuǎn)換器還必須快速響應不同的負載，同時使系統(tǒng)設計人員的工作更簡單。因此，電源制造商繼續(xù)利用封裝，架構和半導體工藝的進步帶來的好處，進一步推動集成DC/DC模塊的性能在不斷縮小的封裝中。

盡管像Enpirion（現(xiàn)在的Altera）這樣的制造商， Intersil，凌力爾特公司和德州儀器擁有顯著先進的集成式DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊，其他像Micrel公司則進一步推動了更小尺寸的性能范圍。例如，凌力爾特公司已經(jīng)創(chuàng)建了一系列集成微功率器件指定μModule的模塊，在單個表面貼裝BGA或LGA封裝中集成了所有所需的有源和無源元件，包括電感器，控制器，功率MOSFET和補償電路。它是一個完整的降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，只需要少量外部元件即可完成解決方案（圖1）。一個很好的例子是LTM4601，它是一個完整的12 A降壓DC/DC模塊，采用緊湊的15 x 15 x 2.82 mm LGA封裝，能夠提供精確調(diào)節(jié)的輸出電壓，可在0.6 V至5.0 V范圍內(nèi)編程，僅使用一個外部電阻。該器件的寬直流輸入電壓范圍為4.5 V至20 V. LTM4601還采用15 x 15 x 3.42 mm BGA封裝。

圖1：凌力爾特公司的μModule穩(wěn)壓器LTM4601是一款完整的12 A降壓開關模式DC/DC轉(zhuǎn)換器，其直流輸入電壓范圍為4.5 V至20.0 V.

Linear繼續(xù)擴展該系列，具有更高和更低輸出電流能力同時改善輸入電壓范圍。然而，輸入范圍是有限的。通常，輸入電壓高達24 VDC或36 VDC，足以滿足提供良好穩(wěn)壓電源總線的應用。然而，在工業(yè)和汽車應用中，微功率調(diào)節(jié)器的輸入功率可能變化很大。例如，在嘈雜的電動機持續(xù)運行的工業(yè)環(huán)境中，標稱24 VDC或36 VDC總線可能會受到功率峰值的影響，產(chǎn)生高達70 V的瞬態(tài)電壓。同樣，這些環(huán)境中的負載也會達到峰值與電信或計算系統(tǒng)相比，除了有限的輸入電壓范圍外，這些模塊的輸出功率處理能力也因耗散功率產(chǎn)生的熱量而縮減。使用大型散熱器從封裝中散熱可增加設計的成本和空間。

封裝和控制的影響

為了進一步擴展當前微功率模塊在業(yè)界的功能，Micrel將包裝和控制架構可實現(xiàn)微功率DC/DC模塊，可通過更小的封裝尺寸處理具有高輸出電流能力的超寬輸入。額外的好處是這些模塊可以同時針對快速負載瞬態(tài)響應進行優(yōu)化。事實上，它提供了超快的瞬態(tài)響應，將標準提升到了新的高度。

Micrel在高度集成的高壓微功率模塊MIC28304中實現(xiàn)了這些技術。如圖2所示，該模塊易于使用，幾乎不需要外部低ESR陶瓷電容和電阻。由于MIC28304在單個12 x 12 x 3.5 mm QFN封裝中集成了DC/DC控制器，功率MOSFET，自舉二極管，自舉電容，補償電路和電感器，因此無需選擇外部電感和補償元件。 br》

圖2：Micrel集成的高壓微功率模塊MIC28304可在4.5 V至70.0 V的超寬直流輸入電壓范圍內(nèi)工作。

根據(jù)高級營銷經(jīng)理Miguel Mendoza的文章1（“如何改進封裝和控制技術推進DC/DC微功率模塊案例”），該公司實施了一種新的銅引線框架結構，以實現(xiàn)高導熱性和低導通電阻。這種結構改善了熱量流出封裝，同時減少了電阻損耗產(chǎn)生的熱量。 Per Mendoza在文章中的解釋是，銅引線框架使該制造商能夠生產(chǎn)出具有3A最大電流能力的完整DC/DC轉(zhuǎn)換器，其輸入電壓范圍為4.5 VDC至70 VDC。更重要的是，輸出電壓可調(diào)低至0.8 V，保證精度為±1％。此外，該模塊還提供200 kHz至600 kHz的可編程開關頻率。更高電流型號可提供高達14 A的輸入范圍，在同一QFN封裝中輸入范圍限制為26 VDC。 14 A型號為MIC45212。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)表顯示MIC28304模塊的額定工作溫度范圍為-40°C至+ 125°C。適當?shù)牟季趾豌~引線框架結構確保不需要額外的散熱器或其他冷卻裝置。 DC/DC轉(zhuǎn)換器的70 V輸入峰值電壓能力為瞬態(tài)電壓提供了充足的裕量，即使在高壓應用中，例如48 V總線是標準的汽車系統(tǒng)。事實上，根據(jù)Mendoza的說法，銅引線框架的使用使Micrel能夠?qū)⒍鄠€高壓元件緊密集成在一個緊湊的封裝內(nèi)，而不必擔心熱過載或熱量。短跡線的另一個優(yōu)點是沒有電磁輻射。因此，EMC兼容性對設計人員來說沒有問題。產(chǎn)品數(shù)據(jù)表顯示該器件符合EN55022規(guī)范的低輻射發(fā)射，B類規(guī)范，也稱為CISPR22，B類（圖3）。

圖3：Micrel的MIC28304在寬輸入電壓范圍內(nèi)滿足業(yè)界最苛刻的CISPR22，Class B，EMI輻射標準。此外，MIC28304的控制器采用專有的超高速控制架構，可快速響應負載瞬態(tài)和變化。圖4顯示了在極端負載應力下產(chǎn)生的微小電壓紋波，從0 A輸出到3A輸出。因此，該模塊非常適合負載快速變化的應用。同樣，為了提高輕負載時的效率，該模塊實現(xiàn)了公司所稱的超輕負載技術，該技術可自動檢測低負載條件并啟動非電壓模式操作，其中電感降至0 A，Mendoza解釋道。 img src = 3》

由于Micrel模塊設計為在中等頻率下工作，因此開關損耗很低。結果，轉(zhuǎn)換效率高。根據(jù)供應商的產(chǎn)品數(shù)據(jù)表，該模塊在寬輸出電流范圍內(nèi)提供超過90％的效率，輸出電壓為5 V，3.3 V或更低。總之，Micrel與其他公司合作提供高度集成的微功率模塊這簡化了設計開關模式降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的任務。新的微功率模塊從更小的占地面積中擠出更多的果汁，同時提供靈活性并符合國際排放標準。