看最新μModule稳压器如何帮助设计师达到新的性能目标

幸运的是，可为设计团队提供帮助的是，每一代新的半导体产品都带来了技术改进，随着这种技术改进，创新从一个行业流入另一个行业。很显然地体现出这种技术改进的一个产品系列是凌力尔特公司的µModule (微型模块) 稳压器，这个系列的产品通过整合芯片和封装技术的进步，已经实现了电源解决方案的极大改进。

效率

尺寸、重量和功率 (SWaP) 这个术语在国防行业常用来传达技术系统进步的理念。如果我们进一步深究这个术语的本质含义，那么减小SWaP就意味着效率的提高。

效率是关键，因为存在现成的矛盾。就一个小型和轻量型的系统而言，系统需要在低温下运行以实现可靠性。然而，在越来越复杂的数字处理任务的促使下，电源需求也在日益增加。这当然意味着，处理内核和电源组件都将产生更多热量，除非解决方案能够提高效率。

凌力尔特公司的µModule稳压器为寻求提高电源子系统的效率提供了一种解决方案。为了展示这一点，让我们从更广泛的意义上考虑效率问题，而不是纯粹考虑电气转换效率这一最显然的效率概念。

物理尺寸和 PCB 占板面积

在2008 年，凌力尔特公司推出了 LTM8020 µModule稳压器，这是一款完整的 200mA 降压型 DC/DC 电源，采用纤巧的 6.25mm x 6.25mm x 2.32mm 塑料 LGA 封装。该产品满足 EN55022 Class B 辐射 EMI 要求，并作为标准的基本构件在多种类型的系统中得到了迅速采用。

来到 2014 年，凌力尔特又推出了 LTM4623超薄µModule稳压器，现在该器件具备 3A 输出能力和相同的辐射 EMI 性能。由于组件技术和封装的改进，该器件虽然占用相同的 6.25mm x 6.25mm 电路板面积，但是高度仅为 1.82mm，从而提供了在某些系统中安装在 PCB 背面的选择。

图 1：LTM4623超薄3A 降压型 DC/DC µModule稳压器

针对需要更大功率的应用，LTM4625 提供 5A DC 输出电流，然而却占用相同的电路板面积，高度则为 5.01mm，这是由内部电感器和 BGA 封装较大所导致。

2014 年另一个提高了集成度的例子是 LTM4634，这是一款三输出 5A/5A/4A 降压型 DC/DC µModule稳压器。该器件采用单一 15mm x 15mm x 5.01mm BGA 封装，提供 3 个独立的高效率稳压器通道。与 2005 年该系列第一款器件做个比较，LTM4600 单输出 10A 降压型 DC/DC µModule稳压器的占板面积是相同的。

电气性能

基本稳压器 IC 转换效率提高的同时，还伴随着封装技术的进步，这种进步提高了热性能，因此，就给定输出电流而言，较新的µModule稳压器现在可以在更高的环境温度下运行，从而提供了更大的设计裕度。

例如，我们可以比较两款封装尺寸相同的产品之温度降额曲线，一个是8A 降压型 DC/DC µModule转换器LTM4608A和不久前推出的 10A 降压型 DC/DC µModule稳压器 LTM4649。

图 2 和图 3 基于无散热器、5V 输入和 3.3V 输出的配置，降额曲线用输出电流绘制，起点是最大额定值，环境温度为40°C。结温保持在120°C最大值，同时随着环境温度升高，降低输出电流。当环境温度升高时，降低输出电流将使内部模块损耗降低。所监视的120°C结温减去环境工作温度，得出可允许的模块温度上升幅度。

图 2：LTM4608A 热降额，5V_IN至 3.3V_OUT

图 3：LTM4649 热降额，5V_IN至 3.3V_OUT

这些曲线显示，较新的 LTM4649 可以在90°C的环境温度下无热降额运行，而在相同温度时，LTM4608A 必须降额大约 50%。这对没有强制空气冷却的军用系统尤其有意义，在这种系统中，高达80°C 至 90°C的环境温度很普遍。

设计时间和设计专长

在越来越高的系统复杂性和越来越短的设计周期大量消耗设计资源之际，关注点落在了系统关键知识产权的开发上。这常常意味着，直到开发周期晚期，电源一直被放在一边。由于时间很少，而且也许仅有有限的专业电源设计资源，所以存在提出占板面积最小的高效率解决方案的压力。

这正是μModule稳压器提供理想答案之处；其概念就是内里复杂，外在简单，提供开关稳压器的效率和线性稳压器的设计简单性。在设计开关稳压器时，仔细的设计、PCB 布局和组件选择是非常重要的，很多经验丰富的设计师在其职业生涯早期，都闻过电路板烧焦的独特气味。当时间很短或电源设计经验有限时，现成的μModule稳压器就可节省了时间，降低了项目风险。

较新的多输出产品的开发更增添了吸引力，图 4 表明了一个基于 LTM4644 的 4 通道解决方案的