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POL模块提供具有可扩展性的DC/DC转换器解决方案

电子设计 2019-01-29 08:27 次阅读
今天,分布式电源架构已演变为中间总线架构(IBA),它为数据通信/电信设备,服务器和PC的系统板上使用的各种DC/DC转换器提供所需的总线电压。这些DC/DC转换器用作负载点(POL)稳压器,并提供所需的降压电压,为各种负载供电,如微处理器,DSP,存储器,逻辑和这些电路板上的其他器件。具有分立元件的POL电压调节器是麻烦的,耗时的,低效的并且占用更多空间。为了让设计人员轻松生活,并为他们提供更多时间满足其他系统需求,Intersil,国际整流器,德州仪器等厂商开发了高度集成的POL模块,提供完整的DC/DC转换器解决方案,具有可扩展性以满足广泛需求POL功率要求的范围。因此,升级到下一级功耗要求意味着只需在不更换电路板的情况下选择集成POL系列的引脚兼容,性能更高的元件。 举例来说,Intersil的ISL820xM系列是一款高度集成的20 V输入和可变输出降压负载点(POL)DC/DC转换器系列,具有引脚兼容的成员。集成的ISL820xM模块包括高性能PWM控制器,功率MOSFET电感器以及完成DC/DC电源所需的大多数无源元件。所有这些组件均采用15 x 15 mm QFN封装。 ISL820xM的输出电流能力为600 kHz,输出电流为4至10 A.而ISL8201M为20 V,10 A输出电流型号,ISL8204M和ISL8206M分别为4和6 A引脚兼容版本。 引脚兼容的通用封装使设计人员可以轻松地从一个模块迁移到另一个模块,而无需更改PC板布局。因此,当设计必须从较低电流扩展到较高输出电流时,设计人员可以简单地移除旧部件并用更高电流的部件替换它,而无需任何电路更改,以缩短产品上市时间。 因此,一个简单的布局适合该模块系列的所有成员。然而,为了在POL板上创建一个完整的高电流解决方案,它需要大容量输入和输出电容器和一个电阻器来设置0.6到6.0 V的输出电压(图1)。使用电压模式控制,输出电压可精确调节至0.6 V,输出电压调节率高达±1%。 ISL8201M还具有内部补偿,内部软启动,自动恢复过流保护,使能选项和预偏置输出。 POL模块提供具有可扩展性的DC/DC转换器解决方案 图1:为了完成DC/DC转换器设计,集成负载点(POL)模块仅需要大容量输入和输出电容器一个电阻器来编程输出电压。 可扩展POL模块 另一家提供集成POL DC/DC稳压器作为节能服务器,存储,电信,网通和机顶盒应用的完整解决方案的供应商是International Rectifier。该供应商的SupIRBuck集成POL稳压器采用紧凑的4 x 5 mm封装,提供与上一代器件相同的效率和功能,但占地面积减小33%。引脚和封装兼容的IR3853/56/59 SupIRBuck稳压器还集成了高性能控制器和最新一代MOSFET,以及采用超薄4 x 5 mm PQFN封装的电感器。 IR3853/56/59针对12 V输入进行了优化,分别提供4,6和9 A输出电流。提供超过96%的峰值效率,输出电压在0.7 V至90%Vin之间变化。据IR称,这些器件的通用封装提供了设计灵活性,并允许剪切和粘贴布局,以加快产品上市时间。 通过将所有半导体和无源元件(包括磁性元件)封装在一个紧凑的封装内,模块一直将非隔离POL DC/DC转换器的功率密度提升到新的高度。这种趋势的一个很好的例子是TI(前美国国家半导体)LMZ系列Simple Switcher电源模块。 TI/National在一个标准半导体芯片封装中集成了开关控制器,功率FET和电感器以及其他无源器件,通过增加具有更高输出电流能力的新成员,同时保持封装格式相同,继续扩展该产品线。 LMZ2系列电源模块(例如LMZ22003,LMZ23603)与LMZ1系列引脚和形式兼容,提供高达10 A的输出电流,并具有为大电流中间轨,FPGA和噪声敏感应用提供电源的附加功能(前言LMZ表明这是一个模块产品)。它们还具有控制内部电路开关频率的频率同步引脚,以及用于将多个电源模块并联在一起的均流引脚,可实现高达60 A的输出电流(图2)。 LMZ2系列电源模块内部集成了屏蔽电感,符合CISPR 22(B类)辐射和传导发射标准,可确保简便的PC板设计。 10-A Simple Switcher模块设计可在70°C的环境温度下工作,零气流。 POL模块提供具有可扩展性的DC/DC转换器解决方案 图2:对于更高的输出电流,LMZ2xxxx系列Simple Switcher模块可以轻松并联。 公司的在线设计工具Webench支持所有Simple Switcher模块。通过将一些性能参数输入软件工具,工程师可以为其应用选择合适的部件,并提供完成电路板设计所需的少量外部无源器件的值。您可以在Digi-Key网站上找到各种各样的Webench Buildit板卡。 POL电源模块系列提供易于设计的解决方案,集成了完整DC/DC电源解决方案所需的所有无源组件。给定系列中的产品通常与封装兼容,使设计人员能够灵活地在设计周期后期修复其POL功率要求,并优化系统功率需求,而无需重新加工PCB。有关更多信息,请使用提供的链接访问Digi-Key网站上的产品页面。
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