中心議題：

• 新數字電源模塊在高端應用中提供優點

解決方案：

• 利用PMBus和I2C接口配置及監控電源係統
• 通過對封裝散熱效果的改進

越來越多的工業和通信應用從非隔離型DC/DC電源模塊產品中得到好處，包括可靠性、體積等等，這些好處有助於縮短終端產品的上市時間
，且終端公司也不用再進行複雜的電源設計開發。DC/DC電源模塊能強化產品的可移植性，並縮小產品尺寸。標準電源模塊整合了被動器件、電感
、MOSFET和控製器
，提供完整的全集成解決方案，並且采用標準的封裝，涵蓋完整的電流和電壓範圍
，價格合理。

電源模塊結合了大部分必要的組件，以提供即插即用的解決方案，取代了40多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)。這(zhe)種(zhong)整(zheng)合(he)可(ke)簡(jian)化(hua)並(bing)加(jia)速(su)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)
，它(ta)也(ye)能(neng)明(ming)顯(xian)減(jian)少(shao)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)部(bu)分(fen)所(suo)占(zhan)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)麵(mian)積(ji)。為(wei)了(le)達(da)到(dao)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)電(dian)壓(ya)精(jing)度(du)，這(zhe)些(xie)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)一(yi)般(ban)放(fang)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)需(xu)要(yao)供(gong)電(dian)的(de)芯(xin)片(pian)電(dian)路(lu)附(fu)近(jin)。但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)係(xi)統(tong)的(de)複(fu)雜(za)程(cheng)度(du)的(de)提(ti)高(gao)，更(geng)大(da)電(dian)流(liu)

、更低電壓和更高頻率的係統中，布局更顯重要。


最常見的非隔離型DC/DC電源模塊是單列直插式的封裝(SIP)、開架的結構。它們顯然可以給工程師帶來方便，並簡化係統的設計。但是一般來說它們隻適用於較低開關頻率的設計，例如300kHz或更低頻率。再者，它們的功率密度通常未達到最優化，特別是與DC/DC芯片級模塊相比。

在評估不同的電源模塊時，工程師必須針對他們的特定應用去比較各種電源模塊的特性，包括模塊的電氣
、熱性能、尺寸，以及可靠性等規格
，以決定要采用傳統模塊，或是擁有最佳熱阻性的新型高密度模塊。

芯片級封裝的DC/DC模塊

最新型的模塊為完全封裝的DC/DC POL數字電源模塊

，它能利用PMBus和完全封裝的方式
，將數字電源解決方案的所有優點結合在一起。利用內部數字控製器，PMBus能neng被bei用yong來lai設she定ding各ge種zhong參can數shu
，以yi滿man足zu特te定ding應ying用yong的de需xu求qiu。各ge種zhong參can數shu能neng被bei監jian測ce並bing儲chu存cun在zai板ban上shang內nei存cun中zhong，在zai現xian有you最zui先xian進jin的de模mo塊kuai中zhong，幾ji乎hu所suo有you分fen立li元yuan器qi件jian都dou被bei集ji成cheng進jin模mo塊kuai中zhong。優you點dian包bao括kuo縮suo短duan上shang市shi時shi間jian、精(jing)簡(jian)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)器(qi)件(jian)，以(yi)及(ji)增(zeng)強(qiang)長(chang)期(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)。這(zhe)種(zhong)完(wan)全(quan)封(feng)裝(zhuang)的(de)方(fang)式(shi)，封(feng)裝(zhuang)的(de)底(di)部(bu)能(neng)提(ti)供(gong)麵(mian)積(ji)更(geng)大(da)的(de)散(san)熱(re)焊(han)盤(pan)，能(neng)強(qiang)化(hua)散(san)熱(re)能(neng)力(li)，封(feng)裝(zhuang)邊(bian)緣(yuan)上(shang)的(de)引(yin)腳(jiao)
，還(hai)具(ju)有(you)理(li)想(xiang)的(de)焊(han)點(dian)焊(han)接(jie)檢(jian)測(ce)功(gong)能(neng)。此(ci)模(mo)塊(kuai)能(neng)夠(gou)工(gong)作(zuo)在(zai)3.3V、5V
、12V總線輸入電壓下，提供0.54V~4V的降壓輸出，具有單一電阻設定
，以及高達12A的輸出電流能力
，完全封裝的數字電源模塊可提供多元組合，以符合廣泛的應用需求。


完(wan)全(quan)封(feng)裝(zhuang)數(shu)字(zi)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)的(de)優(you)點(dian)就(jiu)是(shi)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)的(de)提(ti)升(sheng)
，這(zhe)是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)封(feng)裝(zhuang)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo)的(de)改(gai)進(jin)而(er)達(da)到(dao)的(de)。功(gong)率(lv)密(mi)度(du)和(he)熱(re)阻(zu)是(shi)息(xi)息(xi)相(xiang)關(guan)的(de)，特(te)別(bie)是(shi)對(dui)大(da)於(yu)25W較高功率的解決方案。過去數十年來
，半導體產業一直存在改善功率密度/集成度的競爭，最基本的原因在於
，係統的功能越來越強大
、需要用到更多的組件，但是整個係統的尺寸則必須縮小，以維持競爭力。因此，元器件/解決方案的尺寸成為這一趨勢的關鍵所在，這也就意味著客戶可以在更小的電路板上裝入更多的東西和更強/更(geng)大(da)的(de)功(gong)率(lv)處(chu)理(li)器(qi)，例(li)如(ru)服(fu)務(wu)器(qi)應(ying)用(yong)或(huo)是(shi)自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)就(jiu)是(shi)這(zhe)樣(yang)。顯(xian)然(ran)熱(re)阻(zu)越(yue)低(di)，功(gong)率(lv)密(mi)度(du)就(jiu)可(ke)以(yi)越(yue)高(gao)

，有(you)些(xie)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)產(chan)品(pin)就(jiu)是(shi)因(yin)為(wei)封(feng)裝(zhuang)熱(re)阻(zu)的(de)問(wen)題(ti)達(da)不(bu)到(dao)更(geng)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)。再(zai)者(zhe)
，解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)熱(re)效(xiao)率(lv)越(yue)好(hao)，則(ze)使(shi)用(yong)者(zhe)所(suo)需(xu)擔(dan)心(xin)
、或是設計所受的限製就會越少，像必須確定有足量的氣流

，或是要增加散熱片等。在強化的QFN封裝方式中，封裝體底部有較大的熱焊盤，加上增強的封裝外模材料都可做為散熱器，促成了完全封裝的電源模塊的最佳熱性能(圖1)。
 
熱阻性極低的詮釋，從芯片的內核至大氣(junctionto-ambient)的熱阻11.5C/W，以及芯片的內核至封裝底部焊盤(junction-to-case)的熱阻2.2C/W中可窺一斑。如此

性(xing)能(neng)就(jiu)決(jue)定(ding)了(le)可(ke)以(yi)以(yi)較(jiao)小(xiao)的(de)尺(chi)寸(cun)設(she)計(ji)更(geng)高(gao)功(gong)率(lv)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。由(you)於(yu)封(feng)裝(zhuang)的(de)內(nei)核(he)至(zhi)焊(han)盤(pan)的(de)熱(re)阻(zu)如(ru)此(ci)之(zhi)低(di)，因(yin)此(ci)大(da)部(bu)分(fen)的(de)熱(re)會(hui)透(tou)過(guo)封(feng)裝(zhuang)底(di)部(bu)發(fa)散(san)出(chu)去(qu)。相(xiang)對(dui)於(yu)采(cai)用(yong)開(kai)放(fang)架(jia)構(gou)
[page]
的(de)模(mo)塊(kuai)
，這(zhe)種(zhong)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)都(dou)可(ke)以(yi)在(zai)全(quan)工(gong)業(ye)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)在(zai)不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)氣(qi)流(liu)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)全(quan)負(fu)載(zai)運(yun)行(xing)。模(mo)塊(kuai)封(feng)裝(zhuang)的(de)散(san)熱(re)能(neng)力(li)對(dui)於(yu)是(shi)否(fou)能(neng)達(da)到(dao)較(jiao)傳(chuan)統(tong)開(kai)放(fang)式(shi)架(jia)構(gou)模(mo)塊(kuai)或(huo)分(fen)立(li)式(shi)電(dian)源(yuan)

解決方案更高的功率密度
，可說是影響巨大，且能讓完全封裝模塊成為取代其它模塊的最佳選擇。

完全封裝模塊解決方案具有更高的可靠性及可製造性。例如，由於所有的組件皆被完全封裝，因此和外界之間能有較佳的電氣隔離；焊點較少
，因此焊點隨時間損壞的問題也減少；特定應用較少機會因為壓力而產生封裝破裂，此外，相較於非平麵的開放式架構解決方案，完全封裝更適用於傳統的自動貼片機生產。

除了完全封裝外，這種模塊的優點還在於能利用PMBus和I2C接口配置及監控電源係統。發揮這些好處的最佳方式是透過簡單的圖形化用戶界麵(GUI)，設計工程師借此可調整各種運行參數
，例如軟啟動時間、輸出電壓裕度、電壓追蹤及Power Good信號等等。使用這種方法不再需要外部電路，且它的設計非常靈活，足以滿足現在及未來的設計需求。

不管是在開發階段還是在應用階段，係統的各種參數都可以被監測。例如，輸出狀態、dianyahedianliudounengjiancebingcunchuzaifeiyishixingcunchuqizhong

，jiashangriqi
，xuyaoshikeziwaibuduqu。zheyangzhinengdedianyuanshidezhenggexitongdexingnenggengyouyue
，tongshixitongjiankongquebaochangqikekaoxing，jiankongdeshujubaocunxialaiyoujianhualeshixiaofenxiliucheng, 同時數字電源模塊一旦完成了在某一特定應用中內部配置
，此配置文檔可以通過配置程序讀取並複製到其他同樣的產品上。

Intersil的ZL9101MIRZ是最新的DC/DC完全封裝電源模塊的例子之一，它結合了下一代封裝及數字電源管理技術
，大幅減少外部元器件，簡化了複雜的POL電源的設計。它能提供較傳統開放架構模塊或分立式解決方案更佳的可靠性，並大幅縮短設計周期和上市時間。它采用圖形化界麵的PowerNavigator軟件進行設計和監控，更加易於操作。

在某些情況下
，全封裝的模塊能達到四倍於普通模塊的功率密度。例如
，將ZL9101MIRZ和市場上的開放架構模塊相比，ZL9101M具有38W/cm3(普通模塊為8.6W/cm3)的功率密度，其在電路板上的占板麵積也很小

，為2.2cm2對普通模塊的3cm2，約有30個百分點的差距，當板子空間極小時，這是非常重要的。

總的來說
，封裝式數字電源模塊技術能將下一代封裝技術和易用的數字電源技術進行結合
，以最少的外部器件簡化POL電源的設計、提供較傳統開放架構電源模塊或離

散解決方案更高的可靠性，並能大幅縮短設計周期。