有助于實現小型化的幾個電源設計考慮因素

小型化一直是電子行業普遍存在的主題，對于電源尤其重要。電源的質量通常以每體積的功率表示。本文討論了有助于實現小型化的幾個電源設計考慮因素。

最小化外部元件的數量

電源通常由至少一個半導體和無源外部元件（如電感器、電容器和幾個電阻器）組成。將元件數量減少到圖1所示是減小整體電源尺寸的第一步。

圖1.具有半導體和無源元件的經典開關穩壓器。

如果需要其他功能，例如可調輸出電壓或可調軟啟動時間，則無源元件的數量以及整體解決方案的空間要求也會增加。圖1中的電路是一個開關模式降壓轉換器的示例，所需無源元件數量最少。

最小化外部組件的尺寸

對于盡可能小的輸出電容和電感器尺寸，開關穩壓器IC必須具有盡可能高的開關頻率。輸出電壓的電壓紋波主要與外部元件的值和尺寸呈線性關系。例如，如果開關頻率加倍，則對于相同的輸出電壓紋波，所需的電感值將減半。這允許更小的設計。圖 2 示出了 LTC3307A 開關穩壓器的空間要求。由于開關頻率高達3 MHz，因此可以使用小型電感器。

圖2.開關模式電壓轉換器對3 A輸出電流的空間要求。

最小化開關穩壓器IC的尺寸

ADI公司的LTC33xx平臺由開關模式降壓型電壓轉換器組成，該轉換器以高達5 MHz的高開關頻率進行轉換。通過該平臺提供的產品專為各種應用而設計。LTC3315A 專為空間受限的應用而優化。它是一款具有兩個通道的雙通道轉換器，每個通道可在尺寸僅為 1.64 mm × 1.64 mm 的晶圓級芯片級封裝 （WLCSP） 中提供 2 A 輸出電流。MAX77324也值得注意。這款單通道降壓型開關穩壓器的最大輸出電流為 1.5 A，外殼尺寸為 1.22 mm × 0.85 mm。圖3所示為MAX77324封裝尺寸。

圖3.采用極小封裝的開關穩壓器。

圖4.尺寸為 1.64 mm × 1.64 mm 的雙降壓穩壓器 IC 的封裝外形。

通過集成電感器縮小尺寸

減小電源電路尺寸的另一種方法是將電感與開關穩壓器IC組合在一起。這種組合稱為模塊。通過集成，可以將電感器放置在半導體IC上，從而縮短邊緣長度。另一個小型化障礙也可以通過使用模塊中的電感器作為熱導體和散熱器來克服。通過將電感器與功率模塊內的硅正確連接，半導體的熱量可以很好地散發。特別是對于具有高輸出電流的小型開關穩壓器IC，由于硅不能在最大允許工作溫度以上使用，因此散熱正成為一個更大的問題。

有許多方法可以使用創新技術減小電源的尺寸。這個簡短的電源管理技巧涵蓋了其中的一些。小型化帶來了額外的間接優勢，例如由于較小的電路板空間要求而降低了成本，構建具有更高功能的技術設備的可能性，從而獲得了更大的收益，以及由于更小更輕的電子設備而降低了運輸成本。

審核編輯：郭婷