设计高效和紧凑型DC/DC转换器的技巧，PCB散热问题这样解决最高明

POL 稳压器构建方法 (图 1)。LTM4636 是一款 µModule 稳压器，内置了 DC/DC 稳压器 IC、MOSFET、支持性电路和一个大型电感器，以降低输出纹波，并从 12V 输入向精确稳定的 3.3V 至 0.6V 提供 40A 负载电流。4 个并联运行的 LTM4636 器件可均分电流，以提供 160A 负载电流。封装的占板面积仅为 16mm x 16mm。该系列的另一个稳压器 LTM4636-1 检测过热和输入 /输出过压情况，可断开上游电源或断路器以保护自身及其负载。

马力倡导者可以计算 LTM4636 的功率密度，而且所得数字可以安全地标榜为令人印象深刻，但是如上所述，功率密度数字没有讲出完整故事。这种 µModule 稳压器还为系统设计师带来了其他重要益处：令人印象深刻的 DC/DC 转化器效率带来的卓越热性能和无与伦比的散热能力。

为了最大限度减小稳压器的占板面积 (16mm x 16mm BGA)，该电感器被升高了，并固定在两个铜引线框架结构上，以便其他电路组件 (二极管、电阻器、MOSFET、电容器、DC/DC IC) 可以焊接到电感器之下的衬底上。如果电感器放置在衬底上，µModule 稳压器很容易就能占用超过 1225mm² 的 PCB 面积，而不是 256mm² 占板面积 (图 2)。

图 2：LTM4636 的叠置电感器同时作为散热器，该器件作为一个完整的 POL 解决方案，以很小的占板面积实现了令人印象深刻的热性能。

叠置电感器结构为系统设计师提供了紧凑的 POL 稳压器，并额外提供了出色的热性能优势。LTM4636 中的叠置电感器没有像其余组件那样，用塑料完全模制 (密封)。相反，电感器直接裸露于气流中。电感器外壳采用了圆角形状，以改善空气动力学特性 (实现最小流阻)。

图 3：LTM4636 模制微型模块的热性能显示，热量轻而易举地转移到了裸露于气流中的电感器封装上。

▌  热性能和效率

LTM4636 是一款受益于 3D 封装技术或组件级封装 (CoP) 的 40A µModule 稳压器，如图 1 所示。封装体是一个完全模制的 16mm x 16mm x 1.91mm BGA 封装。LTM4636 的电感器叠置在模制封装的顶部，从 BGA 焊球 (总共 144 个) 到电感器顶部的总封装高度为 7.16mm。

除了从顶部散热，LTM4636 还设计为从封装底部向 PCB 高效率散热。该器件有 144 个 BGA 焊球成排地专用于大电流流经的 GND、V_IN 和 V_OUT  。这些焊球合起来起到向 PCB 散热的作用。LTM4636 为从封装顶部和底部散热而进行了优化。

甚至在 12V 输入 / 1V 输出这么大的转换比以及 40A (40W) 满负载电流和标准 200LFM 气流的情况下工作，LTM4636 的封装温度也仅上升至比环境温度 (25°C 至 26.5°C) 高 40°C。图 4 显示了 LTM4636 在这些条件下的热像。

图 4：稳压器在 40W 时的热像显示，温度仅上升 40°C

图 5 显示了输出电流热降额结果。在 200LFM 时，LTM4636 在环境温度高达 83°C 时，提供令人印象深刻的 40A 满电流。20A 半电流降额仅发生在 110°C 的过高环境温度时。这样一来，只要有一定的气流可用，就允许 LTM4636 以高容量运行。

图 5：热降额图形显示，在环境温度高达 83°C 和 200LFM 时，提供 40A 满电流

图 6 所示的高转换效率主要是由高性能 MOSFET 和强大的 LTM4636 驱动器产生的。例如，一个 12V 输入电源降压型 DC/DC 控制器：

• 在 12V 输入至 3.3V、25A 输出时，实现 95% 的效率

• 在 12V 输入至 1.8V、40A 输出时，实现 93% 的效率

• 在 12V 输入至 1V、40A 输出时，实现 88% 的效率

图 6：在各种输出电压时的高 DC/DC 转换效率

▌  具热平衡的 140W、可扩展 4 x 40A µModule POL 稳压器

一个 LTM4636 规定提供 40A 负载电流。两个采用电流均分模式 (或并联) 的 LTM4636 可支持 80A 电流，而 4 个并联的 LTM4636 支持 160A 电流。用并联 LTM4636 扩展电源很容易：简单地拷贝和粘贴单个稳压器布局即可，如图 7 (符号和布局可用) 所示。

图 7：放置并联 LTM4636 很容易。简单地复制单通道布局即可。

LTM4636 的电流模式架构在 40A 构件之间实现精确的电流均分。精确的电流均分又产生一个在器件之间均匀分散热量的电源。图 8 显示，在 4 个 µModule 组成的 160A 稳压器中，所有器