集成是固態(tài)電子產(chǎn)物的基本，將相似且互補(bǔ)的功效聚集到單一器件中的才能驅(qū)動(dòng)著全部行業(yè)的成長(zhǎng)。跟著封裝、晶圓處置和光刻技巧的成長(zhǎng)，功效密度賡續(xù)進(jìn)步，在物理尺寸和功率兩方面都供給了更高能效的計(jì)劃。
對(duì)產(chǎn)物開辟人員來(lái)講，功率密度是一個(gè)一直存在的挑釁，對(duì)各類電壓下更高電流的需求（平日遠(yuǎn)低于體系總線）帶來(lái)了對(duì)更小的降壓穩(wěn)壓器的需求，如許的穩(wěn)壓器可經(jīng)由過程一個(gè)單極里的多個(gè)縮小器，將電壓從高達(dá)48 V降至1 V，使其可以或許切近負(fù)載點(diǎn)，且依然可供給95％以上的能效。
高程度的集成和功率轉(zhuǎn)換的聯(lián)合并不是傳統(tǒng)上好的搭配，由于平日來(lái)講，二者所采取的流程其實(shí)不完整兼容。在某些情形下，弗成防止的讓步是可以容忍的，例如在絕對(duì)較窄的輸出電壓規(guī)模內(nèi)供給較低功率程度的DC / DC穩(wěn)壓器，或低功率能效可疏忽不計(jì)的情形。不幸的是，關(guān)于體系開辟人員來(lái)講，此類讓步也變得愈來(lái)愈難以容忍。
多數(shù)功率穩(wěn)壓器現(xiàn)在能供給優(yōu)越的集成程度，但它們?cè)跈C(jī)能和能效方面廣泛較差。關(guān)于愈來(lái)愈多沒法在此方面做出讓步的運(yùn)用，這經(jīng)常意味著集成程度能夠受限于掌握器和用于內(nèi)部MOSFET的低端/高端驅(qū)動(dòng)器。但是，幻想的計(jì)劃應(yīng)當(dāng)是將一切降壓轉(zhuǎn)換器功效集成到一個(gè)單1、小型和高能效的器件中，集掌握器、驅(qū)動(dòng)器和MOSFET于一身，以供給更壯大的全體體系優(yōu)勢(shì)。
集成的力氣年夜
之所以要集成的緣由有許多。在數(shù)字或混雜旌旗燈號(hào)計(jì)劃（如微掌握器）中，集成讓一系列運(yùn)用中的經(jīng)常使用的功效可以或許歸并在一路。將它們一路放在一個(gè)單一的器件中，從而生成一個(gè)計(jì)劃，這在吸引了相當(dāng)多的制作商的同時(shí)，平日還能下降全體BoM本錢。在這類情形下，所采取的半導(dǎo)體系體例造工藝的提高使集成得以完成。
在功率器件中，集成還能以更有用的方法，供給本錢優(yōu)勢(shì)。例如，用于降壓轉(zhuǎn)換的重要元件之間的更慎密集成可供給直接的能效增益，這不只意味著較低的BoM本錢，并且可以或許節(jié)儉體系能耗。平日，因?yàn)槟苄нM(jìn)步，制作商也可以或許到達(dá)更低的全體體系冷卻請(qǐng)求。這就可以夠在愈來(lái)愈多的運(yùn)用中直接節(jié)儉整體具有本錢，如電信和收集裝備、基站、工業(yè)主動(dòng)化（包含機(jī)械人）、家用電器和電開工具、主動(dòng)售貨機(jī)、游戲和金融類機(jī)械（如ATM機(jī)）、和用來(lái)為便攜裝備充電的電源等。
多芯片模塊
經(jīng)由過程單片或多芯片模塊的方法可完成將多個(gè)元件集中于一個(gè)單一封裝。多芯片模塊的優(yōu)勢(shì)在于，便可集成的組件而言，它能防止單片工藝所觸及的年夜量讓步。關(guān)于像安森美半導(dǎo)體如許的元件制作商來(lái)講，具有最適合的技巧可認(rèn)為開辟多芯片模塊供給一個(gè)優(yōu)化的辦法。
從更高的層面上，一個(gè)同步降壓穩(wěn)壓器拓?fù)錁?gòu)造有三年夜癥結(jié)功效，即掌握器、門極驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)功率MOSFET。有一些器件可勝利地集成掌握器和驅(qū)動(dòng)器，與內(nèi)部MOSFET一路應(yīng)用，但很少可以或許將一切三種功效集成到一個(gè)單一器件中，為體系工程師供給真實(shí)的優(yōu)勢(shì)。
FAN650xx系列電壓形式同步降壓穩(wěn)壓器供給了這一集成程度。采用有針對(duì)性的集成方法意味著每一個(gè)元素都針對(duì)該義務(wù)停止了設(shè)計(jì)和優(yōu)化，從而構(gòu)成了一個(gè)多芯片模塊，該模塊將同類搶先的電流輸入與應(yīng)用分立元件沒法完成的機(jī)能程度相聯(lián)合。
該系列今朝包含三個(gè)器件，電流輸入分歧，分離為6A、8A或10A，一切器件均堅(jiān)持引腳兼容性，采取節(jié)儉空間的6 mm x 6 mm PQFN封裝，這意味著即便在PCB設(shè)計(jì)完成后，OEM也可以或許為其運(yùn)用選擇最合適的器件。圖1顯示了典范運(yùn)用中FAN650xx的功效圖示。
圖1：典范運(yùn)用中的FAN650xx
將高端和低端MOSFET集成于統(tǒng)一封裝中的一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì)在于其可以或許很好地經(jīng)由過程驅(qū)動(dòng)器停止優(yōu)化。在傳統(tǒng)計(jì)劃中，MOSFET為外接，且依據(jù)輸入電流的請(qǐng)求來(lái)停止選擇。固然這能夠是無(wú)益的，但在針對(duì)需求的電流停止設(shè)計(jì)時(shí)，它確切會(huì)帶來(lái)一些挑釁。
雖然可供給的現(xiàn)實(shí)電源電流仍受集成的門極驅(qū)動(dòng)器容量限制，但內(nèi)部MOSFET的重要挑釁在于依據(jù)感測(cè)高端電流封閉掌握環(huán)路。這是全體計(jì)劃的癥結(jié)部門，因其可供給穩(wěn)壓和過流掩護(hù)。外部MOSFET與掌握器和驅(qū)動(dòng)器在設(shè)計(jì)上集成于一體，意味著電路各部門之間的溫度系數(shù)婚配得加倍慎密，從而供給更高的精度。而采取一個(gè)內(nèi)部MOSFET的拓?fù)錁?gòu)造則不具有這類慎密婚配，從而招致能效下降。
現(xiàn)實(shí)開辟用于多芯片計(jì)劃元件的另外一項(xiàng)長(zhǎng)處是可以或許在門極驅(qū)動(dòng)器和MOSFET之間完成更慎密的設(shè)計(jì)優(yōu)化。這意味著驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)換速度可依據(jù)MOSFET停止調(diào)劑（這里采取了安森美半導(dǎo)體的PowerTrench MOSFET技巧）。這便可以供給更低的開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴，且不存在擊穿或穿插導(dǎo)電的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)槟K化的方法意味著以后電源設(shè)計(jì)僅能夠產(chǎn)生一個(gè)單點(diǎn)毛病，是以靠得住性也得以晉升。
多形式操作
除高集成度的優(yōu)勢(shì)（包含更好的熱機(jī)能）（見下文）以外，F(xiàn)AN650xx系列針對(duì)更高的設(shè)計(jì)靈巧性供給多種任務(wù)形式。這包含主形式和非主形式下的CCM和DCM。器件上的形式引腳可掌握其能否能在脈沖調(diào)制或頻率同步形式下任務(wù)，帶來(lái)了諸多設(shè)計(jì)能夠性。圖2 A-C顯示了FAN650xx系列的典范運(yùn)用示例。
圖2A
圖2B
圖2C
圖2D
圖2 A-D是FAN650xx系列若何在強(qiáng)迫CCM或DCM形式下任務(wù)的設(shè)計(jì)示例。在強(qiáng)迫CCM形式下，不管負(fù)載前提若何，它都堅(jiān)持持續(xù)導(dǎo)電形式，且頻率必定，從而可完成低紋波輸入。假如器件在DCM形式下運(yùn)作，則會(huì)在輕載時(shí)完成脈沖騰躍，但當(dāng)電感電流高于0A時(shí)會(huì)主動(dòng)切換到CCM形式，進(jìn)而為輕載或待機(jī)時(shí)代的運(yùn)用供給更高的運(yùn)作能效。
當(dāng)處于頻率同步形式下的主形式時(shí)，器件會(huì)發(fā)生一個(gè)與本身時(shí)鐘相位相差180°的時(shí)鐘旌旗燈號(hào)，使很多器件同步，同時(shí)堅(jiān)持最小的輸出紋波，進(jìn)而進(jìn)步全體體系能效。
熱治理
多芯片模塊設(shè)計(jì)意味著低端MOSFET的源極可以物理銜接一個(gè)年夜的接地層。這反過去又應(yīng)用穿孔為PCB的內(nèi)層創(chuàng)立了一個(gè)高效的熱通路。這類設(shè)計(jì)改良了模塊的熱特征，從而進(jìn)一步進(jìn)步了全體能效。
采取PowerTrench® MOSFET和緊湊的散熱加強(qiáng)的6 x 6 mm PQFN封裝，使FAN6500xx系列可以或許供給高功率密度機(jī)能。
在圖3中，F(xiàn)AN65004B用來(lái)在5A輸入電流下構(gòu)建一個(gè)從48V輸出到28 V輸入的轉(zhuǎn)換器。
? 外殼溫度熱電偶位于高側(cè)FET。
? T1 = 117.9?C
? 情況溫度熱電偶位于電路板的底部。
? T2(Ta) = 98.9?C
該計(jì)劃可以或許以97％的高能效供給140 W的輸入功率，溫度僅上升19?C。
圖3：FAN650xx系列的熱能效示例
FAN650xx系列電壓形式同步降壓穩(wěn)壓器可在一個(gè)單一模塊中供給完全的計(jì)劃，贊助體系工程師和電源設(shè)計(jì)人員為普遍的運(yùn)用完成更高的功率密度。憑仗4.5 V至65 V的寬輸出電壓規(guī)模和0.6 V至55 V的輸入電壓和6 A至10 A的持續(xù)電流，該系列中的引腳兼容產(chǎn)物將功率密度和集成度晉升至新程度。
