作者：贸泽电子Landa Culbertson
如果你开发的一个应用空间受限，你一定知道要达成目标很不容易，详细的尺寸信息通常不是最重要的规范。你最初的看法可能是，“哦，这看起来适合我的项目”遗憾的是，“但是它太大了”对非隔离DC-DC升降压转换器而言，最近设计者正在寻找小负载点解决方案来寻求突破。最新的趋势是DC-DC转换器集成了电感，可以提供最低面积和外形。
集成电感的好处
除了减少板级空间需求，内部电感也通过消除环路补偿和磁选择过程简化设计工作，还可以通过屏蔽辐射噪声提高性能。
德州仪器的创新
在2012年，TI模拟收入获利近70亿美元，据估计25%来自电源管理部分，在研究电源解决方案领域，德州仪器绝对是一个重要的公司。TI肯定不会对他们集成电感的DC-DC转换器新模块系列感到失望。如表一所示。
这个TPS82K MicroSiP™模块(如图)有真正令人震惊的集成，没有额外的、组件需求(图1)，其中包括一个小于7平方毫米的总解决方案。
图1所示。TPS82K MicroSiP™模块不需要额外的组件。
TPS84K SWIFT电源模块系列，只要求三个外部组件，为每个成员提供配件。TPS84250 和TPS84259 是最新介绍的产品，并且完美的解决了放大器的正极和负极电压要求。如图2所示。
图2，TPS84KSWIFT™功率模块需要最低限度的外部组件,并支持各种各样的应用程序,包括正极的和负极的电压要求
SIMPLE SWITCHER®纳米模块（上图）提供了1安培的解决方案，只需要一个输入电容,输出电容,VCON电容器,和反馈电阻,它适合小于35平方毫米空间。
表1.TI带集成电感的DC-DC Buck 转换模块
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Iout (A) |
Part Number |
Vin (V) |
Vout (V) |
Switching frequency (kHz) |
Package |
Package Size (mm) |
Total Solution Size ((mm2) |
|
|
TPSK MicroSiP™ Modules |
||||||||
|
0.5 |
TPS82695 |
2.3 – 4.35 |
2.5 – 2.9 |
4000 |
µSiP8 |
2.3 x 2.9 x 1.0 |
6.7 |
|
|
0.6 |
TPS82671 |
2.3 – 4.80 |
1.05 -1.86 |
5500 |
µSiP8 |
2.3 x 2.9 x 1.0 |
6.7 |
|
|
TPS84K SWIFT™ Power Modules |
||||||||
|
2 |
TPS84210 |
2.95-6.0 |
0.8 – 3.6 |
500 to 2000 |
QFN39 |
9 x 11 x 2.8 |
Not available |
|
|
4 |
TPS84410 |
2.95-6.0 |
0.8 – 3.6 |
500 to 2000 |
QFN39 |
9 x 11 x 2.8 |
Not available |
|
|
6 |
TPS84610 |
2.95-6.0 |
0.8 – 3.6 |
500 to 2000 |
QFN39 |
9 x 11 x 2.8 |
Not available |
|
|
3 |
TPS84320 |
4.5 – 14.5 |
0.8 – 5.5 |
330 to 780 |
QFN47 |
9 x 15 x 2.8 |
Not available |
|
|
6 |
TPS84621 |
4.5 – 14.5 |
0.6 – 5.5 |
250 to 780 |
QFN47 |
9 x 15 x 2.8 |
Not available |
|
|
2.5 |
TPS84250 |
7.0 - 50 |
2.5 - 15 |
400 to 1000 |
QFN41 |
9 x 11 x 2.8 |
Not available |
|
|
2 |
TPS84259 |
4.5 - 40 |
-3 to -17 |
700 to 900 |
QFN41 |
9 x 11 x 2.8 |
Not available |
|
|
SIMPLE SWITCHER® Nano Modules |
||||||||
|
0.65 |
LMZ10500 |
2.7 – 5.5 |
0.6 – 3.6 |
2000 |
POS8 |
3 x 2.5 x 1.425 |
35 |
|
|
1 |
LMZ10501 |
2.7 -5.5 |
0.6 – 3.6 |
2000 |
POS8 |
3 x 2.5 x 1.425 |
35 |
|
尽管Enpirion 在电源管理领域是一个相对比较新的名字（最近被Altera收购），他们的DC-DC降压转换器非常出众，带集成电感针对空间受限的应用。成立于2001年由一群来自贝尔实验室的电源管理专家团队组成的Enpirion ，提供了节省空间的5 v片上系统电力解决方案（5300家庭,表2）和12 v电源干线(2300家庭,表3)。图3显示了一个典型的使用Enpirion 400 -马电源转换器实现图，EP5348UI,总解决方案只有21平方毫米的大小。图4显示了一个典型使用Enpirion 4直流-直流转换器的应用，EN2340QI,适合小于200平方毫米。注意,12 v产品功能切换频率与外部时钟频率同步。系统中有多个转换器,类似,但不匹配的开关频率可以产生一个叫拍频现象。同步到稳压器的切换频率的能力可以阻止拍频现象的形成。此外,频率同步有助于保持EMI系统内产生一组预测的频率。
图3 Enpirion 5 v,400 - ma soc开关电源变换器解决方案适合在21平方毫米
表2. 5 v DC-DC带集成电感器*的降压转换器的Enpirion 5300系列
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Iout (A) |
Part Number |
Vin (V) |
Vout (V) |
Switching frequency (kHz) |
Package |
Package Size (mm) |
Total Solution Size (mm2) |
|
0.4 |
EP5348UI |
2.5 - 5.5 |
0.60 - 3.3 |
9000 |
µQFN14 |
2 x 1.75 x 0.9 |
21 |
|
0.5 |
EP5352QI |
2.4 - 5.5 |
1.20 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
|
0.6 |
EP5362QI |
2.4 - 5.5 |
1.20 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
|
0.6 |
EP5368QI |
2.4 - 5.5 |
0.60 - 3.3 |
4000 |
QFN16 |
3 x 3 x 1.1 |
21 |
|
0.8 |
EP5382QI |
2.4 -5.5 |
1.20 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
|
0.8 |
EP5388QI |
2.4 -5.5 |
0.60 - 3.3 |
4000 |
QFN16 |
3 x 3 x 1.1 |
28 |
|
1.0 |
EN5311QI |
2.4 - 6.6 |
0.60 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
更高电流选项达到9A均可用
图4 Enpirion 12 v,4A片上系统开关电源变换器解决方案适合191平方毫米。
表3. 12V的DC-DC带集成电感的降压转换器的Enpirion 2300 系列
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Iout (A) |
Part Number |
Vin (V) |
Vout (V) |
Switching frequency (kHz) |
Package |
Package Size (mm) |
Total Solution Size (mm2) |
|
0.4 |
EP5348UI |
2.5 - 5.5 |
0.60 - 3.3 |
9000 |
µQFN14 |
2 x 1.75 x 0.9 |
21 |
|
0.5 |
EP5352QI |
2.4 - 5.5 |
1.20 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
|
0.6 |
EP5362QI |
2.4 - 5.5 |
1.20 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
|
0.6 |
EP5368QI |
2.4 - 5.5 |
0.60 - 3.3 |
4000 |
QFN16 |
3 x 3 x 1.1 |
21 |
|
0.8 |
EP5382QI |
2.4 -5.5 |
1.20 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
|
0.8 |
EP5388QI |
2.4 -5.5 |
0.60 - 3.3 |
4000 |
QFN16 |
3 x 3 x 1.1 |
28 |
|
1.0 |
EN5311QI |
2.4 - 6.6 |
0.60 - 3.3 |
4000 |
QFN20 |
4 x 5 x 1.1 |
36 |
最高9A电流
Micrel®
在过去的几年中,Micrel发布了一系列同步升压稳压器，其显著点是内部电感和架构提供了低压差稳压器(LDO)，包括易用性、瞬态响应快,高PSRR、低噪音、低静态电流,同时还提供高效率。如图5所示,Micrel的设备,如MIC33050,在不同的电压和电流选项下，只需要很少的外部组件。
图5 Micrel 600 - mA的开关电源解决方案只需要三个外部电容
结论
大小总是相对的，虽然现在市场上出现了很多可用的非常小的DC-DC降压转换器解决方案。但是由于现代电子产品持续小型化的趋势，肯定会集成更多的东西在里面。
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