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對于數字系統設計師來(lái)說(shuō)，DC/DC電源的定義和設計常常是最后一個(gè)設計步驟。設計師必須在DC/DC穩壓器電路的設計、布局和調試上花費寶貴的時(shí)間。確定合適的DC/DC控制器IC、MOSFET、電感器、電容器、電阻器和二極管只是所面臨的諸多挑戰的一部分。電源的布局、元件選擇和調試耗費的時(shí)間更多，而且需要大量的電源設計專(zhuān)門(mén)知識。就數字系統設計師而言，更加合理的時(shí)間分配是把較多的時(shí)間放在精細數字IC的連接和代碼的編寫(xiě)上，而不是被DC/DC電路的負載瞬態(tài)響應分析以及電感器、MOSFET和電容器的定義工作所大量占用。我們不能忘記的還有輸出電流紋波和環(huán)路穩定性的計算。 預制的DC/DC電源（亦稱(chēng)"負載點(diǎn)模塊"）一直在保證著(zhù)解決方案的簡(jiǎn)單、小巧和高速，但它在滿(mǎn)足高密度嵌入式電路板的系統裝配要求方面則顯出不足。有些電源解決方案需要一個(gè)外部電感器、多個(gè)附加的輸入和輸出電容器以及補償電路。它們大多安裝在一塊小型印刷電路板（PCB）上，并且需要進(jìn)行手檢以確�？煽啃�，這是因為電路元件是外露式的，并未予以密封。 為了實(shí)現良好的散熱和安全的元件間距，許多嵌入式系統都規定了電路板頂部和底部的最大厚度。不幸的是，高功率密度DC/DC模塊必須采用高電感器，并且依靠厚PCB來(lái)緩解熱耗散。龐大的尺寸和高外形嚴重地制約了它們的使用。因此，設計師要么必須設計一個(gè)能夠針對高度要求進(jìn)行優(yōu)化的分立式電源，要么就不得不依賴(lài)可采用扁薄電感器的低功率DC/DC模塊。 系統設計師被迫在最佳電源的選擇、性能和定義中進(jìn)行折衷。最好的解決方案是一種沒(méi)有外部功率元件、無(wú)需進(jìn)行數學(xué)分析而且易于布局的完整電源，以及一種能夠完全滿(mǎn)足表面貼裝要求的產(chǎn)品（就像電路板上的其他數字IC一樣）。最終的結果就是：您將獲得一款易于選擇、設計和裝配的解決方案。 外形尺寸與一塊IC芯片相當的完整電源 圖1示出了一款完整的DC/DC電源解決方案。這種外形尺寸與IC芯片相似的解決方案是一個(gè)具有內置電感器、支持功率元件和補償電路的10A同步開(kāi)關(guān)模式穩壓器（見(jiàn)圖2）。LTM4600是一種可滿(mǎn)足高密度和先進(jìn)嵌入式系統間距和裝配要求的DC/DC模塊。這種密封型μModuleTM DC/DC電源采用15mm x 15mm x 2.8mm LGA封裝。其外形尺寸比大多數FPGA和處理器都小。憑借僅2.8mm的高度，LTM4600可以很容易地安裝在電路板的背面。 圖1：LTM4600是一款布局和裝配與IC同樣簡(jiǎn)單的完整10A開(kāi)關(guān)模式DC/DC電源 圖2：LTM4600需要的外部元件極少。難于處理的補償電路、電感器、MOSFET、DC/DC控制器和輸入/輸出電容器均安裝在電路板上。這里示出的是1.5V/10A應用 該μModule的額定規格是針對20V和28V輸入工作電壓而擬訂的（兩種版本）。輸出電壓可利用單個(gè)電阻器來(lái)調節（可調范圍為0.6V至5V）。LTM4600能夠輸送高達10A的輸出電流，并可對快速變化的瞬態(tài)負載電流作出卓越的瞬態(tài)響應。 通過(guò)布局的“復制”和“粘貼”來(lái)輕松完成設計復制 在系統設計師當中普遍存在一種抱怨，就是裝配車(chē)間對某種規定布局的更改。后果是需要進(jìn)行多輪調試布局。而采用LTM4600則可使這一問(wèn)題得以緩解。 LTM4600的簡(jiǎn)單性最大限度地減少了布局錯誤。μModule的裝配不需要特殊的工具。這種簡(jiǎn)單的裝配和布局使得兩個(gè)LTM4600 μModule能夠共用負載，從而把輸出電流供應能力提高了一倍，以滿(mǎn)足較高功率應用的需要。 超卓的熱性能 LTM4600 μModule的熱阻僅為15°C/W。它通過(guò)高效地將熱量從封裝的頂部和底部散逸出去，而避免了過(guò)熱現象的發(fā)生。該器件的封裝技術(shù)允許在采用一個(gè)12V輸入的情況下于3.3V輸送10A的負載電流，并實(shí)現了超群的熱性能。對于高環(huán)境溫度應用，利用一個(gè)散熱器和少許氣流，LTM4600即使在高輸出功率條件下仍然表現出絕佳的熱性能。各種條件下的詳細應用分析和熱成像照片可登錄 www.linear.com.cn/micromodule網(wǎng)站下載。 高輸入電壓、超快瞬態(tài)響應 與輸入范圍受限的其他DC/DC負載點(diǎn)模塊不同，LTM4600能夠對高達28V的輸入電源電壓進(jìn)行轉換，而無(wú)需采用任何輸入電源保護或額外的外部元件。輸出電壓可調范圍為0.6V至5V（準確度為±1.5%）。LTM4600的一項獨特性能是其無(wú)時(shí)鐘延遲電流模式架構，從而令其能夠對負載電流的快速變化迅速地做出響應。在其他模塊必須等待一個(gè)完整的時(shí)鐘周期才能對一個(gè)負載變化做出響應的場(chǎng)合，LTM4600的響應是即時(shí)的，因而免除了多達5個(gè)其他解決方案所需要的外部負載電容器。 通過(guò)并聯(lián)兩個(gè)μModule來(lái)輸送20A的負載電流 可以很容易地把兩個(gè)LTM4600 μModule并聯(lián)起來(lái)，以提供超過(guò)10A（高達20A）的輸出電流。該μModule采用了一種電流模式控制電路，該電路可確保在器件之間實(shí)現極佳的電流均分。在兩個(gè)μModule之間均分負載電流并平衡功耗將最大限度地減小熱應力，并降低對散熱和氣流的要求。 通過(guò)僅在兩個(gè)LTM4600之間進(jìn)行三個(gè)引腳的互連，即可輕松地針對較高的輸出電流對電源進(jìn)行相應的調節。用于平衡和準確電流均分所需的全部電路均實(shí)現了集成化。不需要外部運算放大器和支持元件。請查閱LTM4600數據表以了解一款能夠從一個(gè)4.5V～20V輸入電源提供2.5V/20A的解決方案詳細信息和電路圖。 符合RoHS標準；可采用含鉛和無(wú)鉛焊膏來(lái)進(jìn)行器件安裝 LTM4600符合RoHS標準。然而，與采用锍錫鉛涂層的許多無(wú)鉛型封裝不同，LTM4600采用了具有金涂層的襯墊。這種涂金襯墊使得μModule能夠采用基于PbSn或SnAgCu的焊膏來(lái)進(jìn)行表面貼裝處理（圖3）。這一獨有的特征尤其受到那些尚未決定轉變至無(wú)鉛化制造的公司的歡迎，而且，對于可以迅速判定LTM4600適合采用含鉛焊膏進(jìn)行表面貼裝的場(chǎng)合而言也是極富吸引力。此外，諸如軍工和某些工業(yè)公司等可免受無(wú)鉛化指令約束的制造商還能夠利用LTM4600的優(yōu)點(diǎn)，盡管μModule是符合RoHS標準的。LTM4600 RoHS材料公告的可登錄www.linear.com.cn/micromodule網(wǎng)站查詢(xún)。 圖3：具有金涂層的襯墊使得符合RoHS標準的LTM4600能夠采用含鉛和無(wú)鉛焊膏來(lái)進(jìn)行表面貼裝。 重量?jì)H為1.73克 除了擁有纖巧、扁平的外形之外，LTM4600還具有僅1.73克的重量。這款高電壓和高功率電源不需要采用特殊的表面貼裝加工工序或機器。μModule的輕量和小巧使其能夠借助與FPGA和微控制器所使用的相同抓放型機器來(lái)處理。這種兼容性加快了諸如AdvancedTCA或CompactPCI等高密度系統電路板的制造速度。 結論 LTM4600 DC/DC μModule代表了一種面向負載點(diǎn)電源的新型架構，它顯著(zhù)地簡(jiǎn)化了電源設計工作。創(chuàng )新的DC/DC設計和改進(jìn)的封裝工藝可使對模擬技術(shù)知識甚少的數字系統設計師迅速構建出一個(gè)高性能的DC/DC電源。 除了設計上的簡(jiǎn)易性以外，布局和裝配也是簡(jiǎn)單易行。LTM4600采用了與電路板上的數字IC相同的抓放型機器。雖然這款μModule能夠提供高輸出功率，但是，憑借其出色的耐熱特性，它仍然可以被布設在靠近其他IC的地方。LTM4600的小型、扁平設計意味著(zhù)數字系統設計師再也無(wú)須犧牲昂貴的板級空間或對負載點(diǎn)電源的性能進(jìn)行妥協(xié)了。 |
