为什么 DC/DC 稳压器的效率指标会造成假象?

气流对系统的热平衡有很大影响。请注意图 2 和图 3 之间的温差。在图 3 中，200 LFM 的气流均匀地从演示版的底部流向顶部，与图 2 中无空气流动的情况相比，图 3 中电路板一边比另一边的温度下降了 20°C。气流方向也很重要。在图 4 中，气流从右向左流动，将热量从一个微型模块稳压器推送到下一个，引起堆叠效应。右边的微型模块稳压器最靠近气流来源，是温度最低的。由于从其他 LTM4601 微型模块稳压器漫出的热量，最左边的微型模块稳压器温度略高。图 5 显示了热量从一个微型模块器件堆叠到另一个的极端情况。4 个微型模块稳压器中的每一个都配备了一个 BGA 散热器，整个电路板在一个容器内工作，环境温度为 75°C。

图 2：如图 1 中 48A、1.5V 电路的热像，在各 DC/DC µModule 之间实现了平衡的功率均分以及低的温升，即使没有气流也不例外 (VIN = 20V 至 1.5VOUT/40A)。

图 3：具 200LFM 从底部至顶部气流的 4 个并联 LTM4601 的热像 (20VIN 至 1.5VOUT/40A)。

AIRFLOW DIRECTION：气流方向

图 4：在环境温度为 50ºC 并具有 400LFM从右至左气流的容器中，4 个并联 LTM4601 的热像 (12VIN 至 1.0VOUT/40A)

AIRFLOW：气流

DIRECTION：方向

图 5：在环境温度为 75ºC 并具有 400LFM 从右至左气流的容器中，当采用 BGA 散热器时，4 个并联 LTM4601 的热像 (12VIN 至 1.0VOUT/40A)

AIRFLOW：气流

DIRECTION：方向

　　你的系统有多环保?

这里是另一个需要高达 15A 的大负载电流的 3.3Vin 系统的例子。LTM4611 采用耐热增强型 LGA (焊盘网格阵列) 封装，以小的焊盘格局 (仅为 15mm x 15mm) 和小的物理体积 (高度仅为 4.32mm，占用空间仅为 1 立方厘米) 提供了富有吸引力的高效率。图 6 显示了 LTM4611 在各种不同的输入和输出电压组合情况下的效率。除了高效率，就给定输入电压条件而言，LTM4611 的功率损耗曲线也相对平坦，这使 LTM4611 在后续产品中的热设计和重用变得容易了，即使由于 IC 芯片缩小，轨电压变为更低值时也一样。

面对应用数量的日益增加，降低轻负载时的功耗与降低重负载时的功耗相比，如果不是更重要，起码也是一样重要。只要可能而且无论何时只要现实 (就节能而言)，数字设备就被有意设计为在较低功率状态工作，而且仅间歇性地吸取峰值功率 (满负载)，这种情况越来越普遍。图 6 显示，在较轻负载电流 (<3A) 时以 PSM 和突发模式工作，效率上可获得的好处。

图 6：超低 VIN 15A DC/DC 微型模块稳压器 LTM4611 的效率

EFFICIENCY：效率

LOAD CURRENT：负载电流

　　耐热增强型封装

该器件的 LGA 封装允许同时从顶部和底部散热，从而为使用金属底盘或 BGA 散热器提供了方便。这种外形在有或没有气流时，都有助于实现卓越的散热。图 7 显示了 LTM4611 顶部的红外 (IR) 热像，在实验台上进行测试且没有气流时，显示功率损耗为 3.5W，并将 5V 输入转换为 1.5V/15A 输出。最热的表面温度约为 65°C。

图 7：LTM4611 稳压器从 5Vin 至 1.5V/15A 输出的顶部热像。功耗为 3.5W。在实验台上进行且没有气流时的测试结果，表面温度热点为 65°C。

与图 7 对比，图 8 显示了另一个 LTM4611 顶部的 IR 热像，在实验台上进行测试且没有气流时，显示功率损耗仅为 3.2W，并将 1.8V 输入转换为 1.5V/15A 输出。热点位置 (而不是热点大小) 与用 5V 输入工作时看到的位置略有变化。

图 8：1.8VIN、1.5VOUT/15A 输出负载、3.2W 功率损耗、气流为 0LFM、表面温度为 65ºC时的技术 视频 (URL：http://video.linear.com.cn/55)

　　热性能的技术短片 (Tech Clip)

对于许多 DC/DC µModule 稳压器而言，为了证明其热性能，除了提供效率指标和输出功率降额曲线之外，简捷明快的 45 秒视频技术短片是帮助了解器件热特性的一种极为有用的方法。图 8 给出了 LTM4611 的技术短片示例。采用了一部红外摄像机来记录 LTM4611 操作期间其表面温度随着发热而变化的情况。需特别留意用于测量 LTM4611 表面温度的矢量 (标注为 1 和 2)。测量的环境温度为 31.5ºC。

蓝色代表最低温度，黄色指示较热的区域。请注意，当观察颜色以确定温度时，色谱 (蓝色到黄色到白色) 指示温度的变化，而不是绝对值。例如，一种情况下的黄色可能对应于 70ºC，但在其他测试条件下则代表 110ºC。因此，除了颜色，还需特别注意温度的值。颜色可用来快速判断冷热区域，但是就温度值而言，始终需要读取细线的值。

图 8 的技术短片是在 1.8Vin 和 1.5V