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采用集成DC-DC转换器的分布式电源系统介绍[图](2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/3/23 13:51:12   

由于现代电信系统环境需要高性能、小尺寸设计,PCB空间变得更加紧张。将功率级和PWM控制器集成到芯片内部能够有效节省空间;集成开关调节器能够工作在较高的工作频率,允许使用小尺寸的输入/输出电容、电感及其它滤波电容,与分立方案相比,进一步节省了电路板空间。较高的工作频率还能够设计较宽的控制环路带宽,支持快速负载瞬态响应。

电源转换效率是衡量电源性能的重要指标,这也是用开关电源替代线性稳压器的主要原因。当然,开关转换器会引入较高的噪声和EMI。开关电源的功耗包括:传导损耗(与MOSFET导通电阻RDS(ON)有关)和开关损耗(与MOSFET在通、断状态之间的转换速度有关)。工作频率较高时,开关损耗占主导地位,因为每秒钟发生多次的MOSFET开、关转换。转换时间取决于栅极驱动电路的阻抗,该电路控制MOSFET的开启、关闭。对于采用分立MOSFET和栅极驱动器的电源来说,由于具有MOSFET引脚电感和引线电感等寄生参数,因此高频时栅极驱动阻抗较大。集成开关调节器通过将栅极驱动器和MOSFET集成在单个封装内,降低了寄生元件,从而在高频时提供更快的转换时间和更好的效率。

热管理是大型系统中电源设计的重要指标。在负载点架构中,电源转换所产生的热量分布在各个集成开关调节器内,而非集中在一个电源模块。集成开关调节器效率越高,所产生的热量越少。除此之外,集成开关调节器通常采用增强散热封装,将裸焊盘直接焊接在PCB上,并通过散热过孔(直径8mil至12mil)将热量传导至地平面(地平面将热量扩散到整个单板,从而不需要使用庞大的散热器)。最后,热关断电路直接控制集成开关电源,能够在发生过热时提供有效保护,避免器件损坏,从而提高系统的可靠性。

集成开关调节器提供多种封装以及较宽的输入电压(3V至12V)范围和输出电流(< 1A至10A)范围。低功率器件的封装有:SOT、MSOP以及TSSOP。大功率器件采用QFN、BGA等封装形式,能够耗散较大功率。

结论

集成开关调节器是现代电信系统中等电源总线的理想选择。与基于分立MOSFET、栅极驱动器和控制器的调节器相比,集成方案可以大大缩短产品上市时间、节省空间、提高效率、简化系统热管理,并具有更高的可靠性。

来源:21ic电子网
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