高效率、降壓型μModule穩(wěn)壓器打造真正的大功率密度解決方案

Tim Kozono

LTM4626 和 LTM4638是高效率、降壓型 μModule? 穩(wěn)壓器，能夠采用 3.1 V 至 20 V 的輸入電壓分別提供 12 A 和 15 A 的連續(xù)輸出電流。這兩款器件采用了一種創(chuàng)新型 3D 封裝結(jié)構(gòu)，稱為內(nèi)置組件級的封裝 (CoP)，在該結(jié)構(gòu)中電感位于 μModule 器件頂部。電感相對較高的質(zhì)量、加上與空氣直接接觸或附接至傳統(tǒng)的散熱器，可有效地將熱量從內(nèi)部 MOSFET 吸走，從而實現(xiàn)此類小 面積封裝的快速高效冷卻。這些穩(wěn)壓器能夠在滿負載條件下支持輸出，而其他穩(wěn)壓器在此情況下必須降低運行速度。例如，在 75°C 環(huán)境溫度和 200 LFM 氣流條件下，這兩款穩(wěn)壓器均可依靠一個 12 V 輸入在滿負載 (12 A 或 15 A) 時產(chǎn)生 1 V 輸出。

由于它們作為電流模式 DC/DC 穩(wěn)壓器運行，因此可輕松通過并聯(lián)方式組合多個器件以分擔(dān)較高的負載電流。并聯(lián)穩(wěn)壓器能夠異相工作，以降低輸入和輸出紋波，只需連接多個器件的 輸出和輸入時鐘引腳即可。確保整個電壓、負載和溫度范圍內(nèi)(–40°C 至 +125°C) 的總輸出電壓 DC 準(zhǔn)確度為 ±1.5%。為了補償 高電流下由寄生阻抗引起的任何電壓降，LTM4626 和LTM4638內(nèi)置遠程檢測功能。輸出電壓跟蹤和軟啟動功能允許用戶定制電源排序。開關(guān)頻率可通過一個簡單的外部電阻設(shè)定 (可設(shè)置范圍為 400 kHz 至 3 MHz) 或同步至一個外部時鐘。LTM4626 和LTM4638 具有相同的引出腳配置。

圖 1. LTM4638 和 LTM4626 的輸出電流不同，但是具有相同的引腳布局

12 V 輸入、1 V 輸出、全陶瓷電容解決方案

圖 3 示出了一款全陶瓷電容設(shè)計，它較大限度縮減了總體解決方案尺寸，同時允許將輸入和輸出電容布設(shè)在電路板的背面。該設(shè)計利用了 LTM4638 的內(nèi)置功能，以較大限度縮小電路的占板面積，如圖 2 所示。圖 4 和圖 5 示出了采用 DC2665A 演示電路在各種不同條件下獲得的熱性能和效率。

圖 2. 纖巧型 15 A DC/DC μModule 穩(wěn)壓器解決方案 (采用了安裝在一塊DC2665A-B 演示板上的 LTM4638)。這里示出了輸入和輸出電容——少量 的陶瓷電容和一個電路板背面的電阻。

圖 3. LTM4638 12 V 輸入、1 V 輸出、600 kHz 簡化原理圖 (僅采用陶瓷電容和極少的組件)。圖中未示出浮置引腳。

圖 4. 在該對比中 (0 LFM 和 200 LFM 氣流)，CoP 設(shè)計的有效氣流冷卻對 LTM4638 熱性能的影響清晰可見 (12 V 輸入、1 V/15 A 輸出)。

圖 5. LTM4626 和 LTM4638 的效率 (12 V 輸入、1 V 輸出、600 kHz 工作頻率)。

圖 6. DC2665A-A 演示板上的 LTM4626。

結(jié)論

6.25 mm × 6.25 mm LTM4626 和 LTM4638 12 A 及 15 A μModule 穩(wěn)壓器采用纖巧的高散熱效率封裝，可提供高功率。CoP 結(jié)構(gòu)利用裸露的電感作為散熱器，以實現(xiàn)快速有效的冷卻。僅需少量的附加組件即可構(gòu)成完整的緊湊型穩(wěn)壓器解決方案?？奢p松并聯(lián)多個器件來提供更大的負載，以打造真正的大功率密度解決方案。

審核編輯：郭婷