然而，與其他很多應用不同
，許多工業和醫療產品對可靠性、尺chi寸cun和he穩wen健jian性xing通tong常chang有you著zhe更geng高gao的de標biao準zhun。正zheng如ru大da家jia所suo料liao
，相xiang當dang部bu分fen的de設she計ji負fu擔dan落luo在zai了le功gong率lv係xi統tong及ji其qi相xiang關guan支zhi持chi器qi件jian上shang。工gong業ye甚shen至zhi醫yi療liao物wu聯lian網wang產chan品pin必bi須xu正zheng常chang運yun行xing並bing在zai多duo個ge電dian源yuan（如交流電源插座和備用電池）zhijianwufengqiehuan。ciwai，bixujiejinquanlifangzhiguzhang，tongshizaiyoudianchigongdianshixuzuidachengduyanchanggongzuoshijian，yiquebaowuluncunzaishenmedianyuan，xitongdounengkekaodizhengchanggongzuo。yinci，zhexiexitongneibushiyongdegonglvzhuanhuanjiagoubixulubang、緊湊且散熱需求極低。

 

電源設計的考慮

 

工業物聯網係統設計人員在集成無線傳輸功能的係統中使用線性穩壓器並不罕見。主要原因是其EMI和噪聲極低。盡管如此，雖然開關wenyaqichanshengdezaoshenggaoyuxianxingwenyaqi，danqianzhedexiaolvyaoyouyuededuo。yijingzhengming，ruguokaiguanwenyaqidexingweikeyuce
，namexuduominganyingyongzhongdezaoshengheEMI水平是可管理的。如果開關穩壓器在正常模式下以恒定頻率開關

，並且開關邊沿幹淨
、可預測且沒有過衝或高頻振鈴，那麼EMI將極小。此外，小封裝尺寸和高工作頻率可以提供小而緊湊的布局，從而最大限度地降低EMI輻射。而且，如果穩壓器可以與低ESR陶瓷型電容一起使用，則輸入和輸出電壓紋波（這是係統中的額外噪聲源）可以最小化。

 

當今工業和醫療物聯網設備的主輸入電源通常是來自外部AC-DC適配器和/或電池組的24 V或12 V直流電源。然後，此電壓通過同步降壓轉換器進一步降低到5 V和/或3.x V電壓軌。盡管如此，經過這些醫療物聯網設備內部調節後的供電軌數量卻在增加，而工作電壓持續降低。因此，其中許多係統仍然需要3.x V、2.x V或1.x V電壓軌

，用於為低功耗傳感器

、存儲器、微控製器內核
、輸入/輸出和邏輯電路供電。然而，用於數據傳輸的內部功率放大器可能需要最高0.8 A電流能力的12 V電壓軌，以將任何記錄的數據傳輸到遠程集中式集線器。

 

傳統上

，該12 V電壓軌由升壓開關穩壓器提供，需要專門的開關模式電源設計知識和技能，並且占用印刷電路板(PCB)上相當大的麵積。

新型緊湊式升壓轉換器

 

ADI公司的µModule®（微型模塊）產品是完整的係統化封裝(SiP)解決方案，可最大限度地縮短設計時間
，解決工業和醫療係統中常見的電路板空間和密度問題。這些µModule產品是完整的電源管理解決方案，在緊湊型表貼BGA或LGA封裝內集成DC-DC控製器、功率晶體管

、輸入和輸出電容、補償組件和電感。利用ADI公司µModule產品進行設計可以將完成設計過程所需的時間減少多達50%
，具體取決於設計的複雜程度。µModule係列將元件選型、優化和布局等設計負擔從設計人員轉移到器件上，可縮短整體設計時間，減少係統故障，最終加快產品上市時間。

 

此外，ADI公司的µModule解決方案將分立式電源
、信號鏈和隔離設計中常用的關鍵元件集成在緊湊的IC式外形尺寸中。在ADI公司嚴格的測試和高可靠性流程的支持下，µModule產品係列簡化了功率轉換的設計和布局。

 

µModule係列產品涵蓋了廣泛的應用，包括終端負載穩壓器、電池充電器
、LED驅動器
、電源係統管理（PMBus數字管理電源）和隔離式轉換器。作為高集成度解決方案且每個器件都提供PCB Gerber文件，µModule電源產品可在滿足時間和空間限製的同時提供高效率、高可靠性
，某些產品還提供符合EN 55022 B類標準的低EMI解決方案。

 

隨(sui)著(zhe)設(she)計(ji)資(zi)源(yuan)因(yin)為(wei)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)性(xing)的(de)提(ti)高(gao)和(he)設(she)計(ji)周(zhou)期(qi)的(de)縮(suo)短(duan)而(er)變(bian)得(de)緊(jin)張(zhang)，關(guan)注(zhu)重(zhong)點(dian)落(luo)在(zai)了(le)係(xi)統(tong)關(guan)鍵(jian)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)的(de)開(kai)發(fa)上(shang)。這(zhe)常(chang)常(chang)意(yi)味(wei)著(zhe)電(dian)源(yuan)受(shou)到(dao)忽(hu)視(shi)，直(zhi)到(dao)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)的(de)後(hou)期(qi)才(cai)予(yu)以(yi)解(jie)決(jue)。由(you)於(yu)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)，而(er)且(qie)專(zhuan)業(ye)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)資(zi)源(yuan)可(ke)能(neng)有(you)限(xian)
，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)開(kai)發(fa)出(chu)尺(chi)寸(cun)盡(jin)可(ke)能(neng)小(xiao)的(de)高(gao)效(xiao)率(lv)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)

，同(tong)時(shi)可(ke)能(neng)要(yao)對(dui)PCB的反麵加以運用，使空間利用率最大化。

 

µModule穩壓器為此提供了理想的答案。此概念內部複雜，但外部簡單——既有開關穩壓器的效率
，又有線性穩壓器的易設計性。認真負責的設計、PCB布(bu)局(ju)和(he)元(yuan)件(jian)選(xuan)擇(ze)對(dui)於(yu)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)設(she)計(ji)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)，很(hen)多(duo)經(jing)驗(yan)豐(feng)富(fu)的(de)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)職(zhi)業(ye)生(sheng)涯(ya)的(de)早(zao)期(qi)聞(wen)到(dao)了(le)電(dian)路(lu)板(ban)燃(ran)燒(shao)的(de)獨(du)特(te)香(xiang)味(wei)。當(dang)時(shi)間(jian)短(duan)或(huo)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)經(jing)驗(yan)不(bu)足(zu)時(shi)

，現(xian)成(cheng)的(de)µModule穩壓器可節省時間並降低風險。

 

ADI公司µModule係列最近的一個實例是LTM4661同步升壓µModule穩壓器，其采用6.25 mm×6.25 mm×2.42 mm BGA封裝。封裝中包含開關控製器、功率FET、電感和所有支持元件。在1.8 V至5.5 V的輸入範圍內工作時，它可以提供2.5 V至15 V的穩壓輸出，輸出電壓通過單個外部電阻設置。隻需要一個輸入和輸出體電容。

 

圖1.3.3 V至5 V輸入
，提供最高800 mA的12 V電壓，采用外部時鍾。

 

LTM4661效率很高，從3.3 V輸入升壓至12 V輸出時，效率高於87%。效率曲線參見圖2。

 

圖2.LTM4661的效率與輸出電流的關係
，從3.3 V輸入升壓為5 V至15 V輸出。

 

圖3顯示了LTM4661的實測熱圖像：3.3 V輸入，12 V、800 mA直流輸出，200 LFM氣流，無散熱器。

 

圖3.LTM4661的熱圖像：3.3 V輸入，12 V、0.8 A輸出
，200 LFM氣流，無散熱器。

 

結論

 

近(jin)年(nian)來(lai)，物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)的(de)部(bu)署(shu)爆(bao)炸(zha)式(shi)增(zeng)長(chang)，其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)各(ge)種(zhong)用(yong)於(yu)軍(jun)事(shi)和(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)產(chan)品(pin)。新(xin)一(yi)波(bo)產(chan)品(pin)
，包(bao)括(kuo)裝(zhuang)有(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)醫(yi)療(liao)和(he)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)
，一(yi)直(zhi)是(shi)近(jin)年(nian)來(lai)市(shi)場(chang)的(de)重(zhong)要(yao)推(tui)動(dong)因(yin)素(su)，現(xian)已(yi)開(kai)始(shi)出(chu)現(xian)顯(xian)著(zhu)增(zeng)長(chang)的(de)跡(ji)象(xiang)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)的(de)空(kong)間(jian)和(he)熱(re)設(she)計(ji)限(xian)製(zhi)催(cui)生(sheng)了(le)一(yi)類(lei)新(xin)型(xing)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)器(qi)，要(yao)求(qiu)其(qi)實(shi)現(xian)小(xiao)尺(chi)寸(cun)
、緊湊且熱效率高的必要性能指標，以為諸如功率放大器等內部電路供電。幸運的是，最近發布的LTM4661升壓型µModule穩壓器之類的器件簡化了電源設計人員的工作。

 

最後，在此類應用中使用µModule穩wen壓ya器qi是shi很hen有you意yi義yi的de，因yin為wei它ta能neng顯xian著zhu縮suo短duan調tiao試shi時shi間jian並bing提ti高gao電dian路lu板ban麵mian積ji利li用yong率lv。由you此ci將jiang能neng降jiang低di基ji礎chu設she施shi成cheng本ben，以yi及ji產chan品pin生sheng命ming周zhou期qi的de總zong擁yong有you成cheng本ben。

 

作者簡介

 

Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear部門的營銷總監，於2000年5月加入公司。他負責電源轉換和管理產品方麵從概念到停產的所有事情。加入淩力爾特（現為ADI公司一部分）之前，Tony在Siliconix Inc.
、Semtech Corp.、Fairchild Semiconductors和Intel Corp.（歐洲）擔任過營銷、銷售和運營方麵的不同職位。他於1981年在英國曼徹斯特大學獲得應用數學學士學位。聯係方式：

 

 

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