在 PCB 背面放置 DC/DC 稳压器可为数字 IC 在板正面留出空间

本文作者：

凌力尔特公司

电源模块业务经理 Afshin Odabaee

应用工程师 Sam Young

我们所有人都会从速度更快的 IC 至 IC 数据通信中受益，从提高视频流传送质量到增强网络设备功能，IC 之间的快速数据通信会使各种系统变得更加强大。在更短的时间内让更多的数据流过会给系统设计师带来了压力，他们需要处理永久的数据质量挑战，需要最大限度减少非预期中引起的误差，尤其是 PCB 布局、走线阻抗、串扰、EMI 以及其他因素导致的误差。因此，缩短相互之间不断通信的 IC 距离，为构成密集排列的电路采用多层 PCB 是十分合理。不过这么做又引起了另一场战斗：在不增大最终产品成本的前提下，尽力在 PCB 上放入更多 IC 和连接器。成本在很大程度上与 PCB 的尺寸和厚度有关。不过，就尺寸较小的电路板和层数较少的 PCB 而言，有时这又变成了哪些组件需要去掉、或者哪些功能必须去掉以降低制造成本的问题，否则设备的零售价就可能受到不利影响。这是一场权衡性能与功能的战斗。

诸如 PCIe 卡等系统板的正面密集排列着 FPGA / ASIC / µP、收发器、连接器、存储器 IC 和 DC/DC 稳压器电路，它们的高度各异，最高可达几厘米。不过，这些电路板的背面却常常有高度限制，仅允许放置封装高度不超过 2.3mm 的组件 (例如电容器)，而且电路板背面大部分未使用。如果这部分空置的 PCB 由 DC/DC 稳压器电路使用，从而在 PCB 正面腾出一些空间，以采用诸如更多的存储器 IC 等来增强系统功能，情况会怎样呢?

LTM4622 是一款双输出 2.5A 或单输出 5A (通过连接两路输出以实现均流) 降压型微型模块 (µModule^®) 稳压器，采用 6.25mm x 6.25mm x 1.82mm 超薄 LGA 封装。该器件的高度接近0805 外壳尺寸的电容器焊接后的高度，这样的超薄封装使该器件能够安装在 PCB 的背面，从而在正面为数字 IC 腾出更多空间。这种扁平封装使该器件能够满足一些高度限制要求，例如 PCIe 板卡和嵌入式计算系统中的 Advanced Mezzanine Cards 对高度的要求。

图 1：采用超薄封装的纤巧 LTM4622 双路电源

镜像布局提供更大功率，占用更小 PCB 面积

LTM4622 的引脚配置是对称安排的，因此对于可以并联两个 LTM4622 以获较大电流的应用而言，一个器件可以放在 PCB 的正面，另一个镜像地放置在 PCB 的背面，从而最大限度节省 PCB 面积，同时可提高输出功率和功率密度。

灵活的双电源仅占用 < 0.5cm² 的面积

LTM4622 具备很宽的 3.6V 至 20V 输入电压范围，还可配置为用 3.3V 输入电源工作，且直至 3.1V 都保持运行。该器件为一个紧凑的多轨解决方案调节两路电压，每路输出都可提供高达 2.5A (3A 峰值) 的电流，并能够随电压、负载和温度变化，在 0.6V 至 5.5V 之间以 1.5% 的最大总 DC 输出电压误差准确地进行调节。就高达 5A 的较大输出电流而言，简单地连接输出就可实现均流。

LTM4622 仅需要 3 个陶瓷电容器和两个电阻就可构成一个在单面 PCB 上占用面积不到 1cm² 或在双面 PCB 上占用面积不到 0.5cm² 的解决方案。

图 2 显示了用于一个典型双输出应用的 LTM4622 电路，该图也说明 LTM4622 解决方案的尺寸很紧凑。该电路以12V 输入工作时的效率和功耗如图 3 所示。

图 2：典型应用：1.5V/2.5A、1.2V/2.5A 双输出

图 3：采用 12V 输入 (图 2 所示电路) 的效率和功耗

可靠的高性能调节

LTM4622 采用接通时间受控的电流模式架构，在宽的电压范围内以良好的环路稳定性实现了快速瞬态响应。该器件提供短路、过压、过热等系统保护，并利用跟踪、软起动和在预偏置输出情况下进行启动的能力确保了单调的输出电压斜坡。它未对输入电源转换速率施加限制。图 4 和图 5 显示了图 2 电路中 1.5V 输出轨的快速瞬态响应和预偏置启动性能。

图 4：12V_IN、1.5V_OUT、1.25A 至 2.5A 负载阶跃 (图 2 所示电路)

图 5：在预偏置输出状态下进行 12V_IN、1.8V_OUT 启动

并联运行实现较大电流应用

LTM4622 的电流模式架构为该器件提供了良好和可靠的逐周期电流监视能力，允许其输出并联在一起，以支持高达 5A 的负载电流。

图 6 和图 7 显示，当 LTM4622配置为一个两路输出均流，用 5V 输入产生 3.3V/5A 输出时，可具备良好的热性能和均流性能。

图 6：V_IN = 5V、V_OUT = 3.3V/5A、T_A = 25ºC 时的热量分布

图 7：V_IN = 5V、V_OUT = 3.3V/5A 的均流

结论

超薄 LTM4622 为单轨和多轨应用提供了一款高性能稳压器