1、前言

不斷推動(dòng)更多組件集成和更高功率密度，以及要求苛刻的項(xiàng)目進(jìn)度，可能會(huì)讓工程師在設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源架構(gòu)時(shí)陷入困境。具體看測(cè)試、測(cè)量或光模塊等應(yīng)用，問(wèn)題陳述不再局限于設(shè)計(jì)的區(qū)域（x 軸和 y 軸）；相反，它變成了一個(gè) 3D 拼圖游戲，其中設(shè)計(jì)的高度（z 軸）也是一個(gè)約束條件。

幸運(yùn)的是，我們可以使用高功率密度降壓電源模塊為我們的電源設(shè)計(jì)增加急需的靈活性。降壓電源模塊將降壓控制器、電源開關(guān)、功率級(jí)電感器和其他無(wú)源器件（例如高頻旁路電容器和補(bǔ)償元件）集成在單個(gè)器件中。在本文中，我將解釋現(xiàn)代電源模塊，尤其是雙通道模塊，如何通過(guò)多相操作幫助解決與解決方案占用面積和 z 高度相關(guān)的挑戰(zhàn)。

2.縮小我們的解決方案PCB面積

在測(cè)試和測(cè)量以及航空電子設(shè)備等工業(yè)應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員必須在所有三個(gè)維度上滿足嚴(yán)格的解決方案尺寸限制?，F(xiàn)代高功率密度模塊通過(guò)提供更緊密的集成、獨(dú)特的電路板放置和更靠近負(fù)載的放置來(lái)幫助滿足這些要求。它們通過(guò)集成高頻電容器、自舉組件和一個(gè)或多個(gè)功率級(jí)電感器等無(wú)源器件，進(jìn)一步節(jié)省了電路板空間并降低了物料清單成本。與使用分立轉(zhuǎn)換器相比，在集成電路中使用裸芯片可以將高頻電容器放置在更靠近模塊內(nèi)功率級(jí)的位置，尤其是在有印刷電路板 (PCB) 組件間隙限制的情況下。這些解決方案尺寸優(yōu)勢(shì)適用于單通道和雙通道電源模塊。

3.獲得更大的靈活性

在有高度限制的應(yīng)用中，薄型電源解決方案可以為 PCB 布局開辟新的可能性。系統(tǒng)的物理外形或系統(tǒng)外殼會(huì)限制 PCB 背面的組件高度，從而將電路板的該部分保留用于電容器和電阻器等薄型組件。我們可以將薄型模塊塞入另一個(gè)設(shè)備的散熱器懸垂下方，例如現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或處理器本身的散熱器，從而利用以前受限的電路板面積。為s在圖1中hown，所述TPSM5D1806降壓電源模塊是一種低輪廓模塊的一個(gè)例子。TPSM5D1806 高 1.8 毫米，比許多 1206 或 1210 陶瓷電容器短。

圖 1：帶有周圍旁路電容器的 TPSM5D1806 電源模塊的薄型設(shè)計(jì)

低 z 高度與較小的 xy 解決方案尺寸相結(jié)合，可以開辟選項(xiàng)，將電源模塊放置在更靠近其供電負(fù)載的位置，從而通過(guò)減少更長(zhǎng)的寄生走線實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確和有效的調(diào)節(jié)。我們仍然需要將更高的解決方案放置在遠(yuǎn)離負(fù)載的地方。

4.充分利用雙相操作

雖然單通道和雙通道模塊都具有更小的解決方案尺寸和更高的在電路板上放置組件的靈活性的優(yōu)勢(shì)，但在涉及功率密度。除了雙輸出模式（見圖 2），設(shè)計(jì)人員還可以使用雙通道電源模塊并將它們連接在一起形成單輸出、雙相配置。拆分兩個(gè)集成電感器之間的電流使我們可以使用垂直方向較短的電感器，每個(gè)電感器的飽和電流額定值都較低，從而節(jié)省了 z 軸的空間。相比之下，單相解決方案需要更高的電感器來(lái)匹配雙相解決方案的電流能力。

雙輸出模塊還通過(guò)切換彼此異相的通道來(lái)減少輸入電容，降低峰值和均方根輸入電流，并進(jìn)一步節(jié)省 x 軸和 y 軸的空間。

圖 2：雙輸出配置中的 TPSM5D1806 電源模塊設(shè)計(jì)布局

5.結(jié)論

在設(shè)計(jì)中實(shí)施雙通道降壓電源模塊可以幫助我們利用與電源模塊相關(guān)的所有功率密度優(yōu)勢(shì)，包括具有薄型的小型解決方案尺寸、更大的電路板空間和更大的靈活性以供其他設(shè)計(jì)考慮。然而，雙通道電源模塊在單輸出、雙相配置中使用時(shí)可提供額外的功率密度優(yōu)勢(shì)，幫助我們在緊湊和功率密集的設(shè)計(jì)中更輕松地工作，同時(shí)保持在單輸出（雙輸出）之間進(jìn)行選擇的靈活性-phase）或雙輸出（每個(gè)輸出一相）配置。