DC-DC电源的设计考虑：在成本、尺寸和性能之间取得平衡

众多模块提供替代选择

最近还出现了针对电源的另一个选择：负载点DC-DC电源模块，它包含用于提供即插即用解决方案所需的大多数或所有元件。这一集成可简化和加快设计，同时减少电源管理占位面积，并有效遵循上面介绍的基本设计指导方针。

这些模块中的最新产品是全封闭式DC/DC POL 数字电源模块，它通过 PMBus 和封闭式模块封装提供了数字电源解决方案具有的所有优点。由内置数字控制器支持的 PMBus 可用于配置各种参数，以适应具体应用要求。可以对各种参数进行监测并将其存储在板载非易失存储器中，而且和现今的大多数先进模块一样，几乎所有分立元件都是集成的。优点包括缩短上市时间、最小化物料用量和提高长期可靠性。全封闭式封装在封装的底部上有多个大的热焊盘，用来增强散热性能，还有围绕封装的边缘的外置引脚布置，用以方便焊接检查。由于能够工作于 3.3V、5V、12V 偏压轨和通过单个电阻设置提供 0.54-4V 输出电压以及最大 17 A 的输出电流，全封闭式数字模块的功能多样性足以满足相当广泛的应用要求。

全封闭式数字电源模块的另一个重要优点是由封装热效能改进带来的卓越功率密度。封装的功率密度和热阻率是携手并行的，特别是在考虑高功率解决方案（大于 25W）时。在半导体行业，有关改进密度/集成度的竞赛从未停止。关键原因是系统功能不断加强（这需要使用更多元件）而尺寸不断被减小，以保持竞争力。所以元件/解决方案尺寸是该趋势的一个重要部分，这意味着——例如——客户可在印刷电路板上布置更多内容或更高/更大功率处理器。一个例子是服务器应用或自动测试设备。

热阻率越低，潜在功率密度就越高——一些封闭式模块解决方案由于其封装热阻率而存在提高功率等级的困难。同样，解决方案的热效率越高，用户就越不需要担心解决方案约束条件（如确保一定的气流量或添加散热片）或在设计时受这些约束条件的掣肘。
增强型封闭式 QFN 封装（在封装的底上带有大的热盘并使用热增强型的封装材料）可提供最佳散热性能。

封装热阻率分别是θJ-A = 11.5C/W和θJ-C = 2.2C/W证明其极低的热阻值。因此，更高功率的解决方案可采用更小体积的设计。因为封装背面的 θJ-C 值如此之低，所以大多数热量都通过封装的底部消散了。与开放式（open framed）模块相比，在多数工作条件下，这种封装满负载工作在工业环境温度范围内都可以无需散热气流。模块封装的热性能比传统的开放式模块或分立电源解决方案对达到更高功率密度有更大的影响，并使封闭式模块成为代替二者的不二选择。

所有元件都是全封闭的，所以这种模块的电气隔离性能优异，焊点抗损坏性更强，可减小特定应用中的压力造成封装破裂的机会，并可改进可制造性，因为整体式封装相对于非平面的开放架构模块更适合于传统的"贴装"（pick-and-place）设备生产。

作为最新DC/DC封闭式电源模块的一个例子，Intersil 公司的 ZL9101MIRZ 提供了下一代封装工艺与易于使用的数字电源管理功能的独特组合，通过最小化外置元件数量，使可靠性高于传统开放式模块或分立解决方案，以及缩短设计周期时间或上市时间来简化潜在的复杂 POL 电源设计。它使用图形用户界面PowerNavigator通过PMBus标准协议来简化和优化配置与监测。

全封闭式模块的功率密度可能比一般模块高三到四倍。例如，将 Intersil ZL9101MIRZ 和市场上的同等开放式模块进行对比，ZL9101M 的功率密度为 38W/cm3，在 30W 同等输出功率等级下比后者的 8.6W/cm3 高出三倍。同样，二者的占位面积（2.2cm2 对 3cm2）也存在 30% 的显著差异，这在电路板空间紧张时是很重要的。

全封闭式数字电源模块是下一代封装工艺与易于管理的数字电源的有利结合，通过最小化外置元件的数量，高于传统开放式模块或分立解决方案可靠性，以及缩短设计周期时间来简化 POL 电源设计。DC/DC非隔离式电源模块以坚固、标准型封装和合理的成本提供了全范围的电流和电压。它们是下一代通信系统和工业产品的理想设计之选。

作者简介
Jay Aggarwal 是 Axelsys Engineering 公司的首席执行官。在加入 Axelsys 之前，他在 Altera、Xilinx 和 Silicon Storage Technologies (SST) 公司担任过工程和业务发展方面的各种管理职务。Jay 拥有加州理工大学（CalPoly，位于圣路易斯-奥比斯波）电气工程学士学位和圣克拉拉大学工商管理硕士学位。
Josh Broline是 Intersil 公司特种产品领域的一位营销工程师负责人，负责电源模块产品线。他已在 Intersil 公司工作了九年，前五年是一位产品工程师，后四年是一位负责多个产品线的营销工程师。Josh 年拥有中佛罗里达大学的电气工程学士学位和佛罗里达理工大学的工商管理硕士学位。