ADI：何时越小越好
作者：frederik dostal adi公司
问题：
μmodul®控制器如何装入如此小的空间内？
回答：
所需的许多组件都已经集成。
电源模块上市已经很长时间了。电源模块是一种通常采用开关模式的封装电源，能够轻松焊接到电路板上，用于将输入电压转换为经过控制的输出电压。与通常只在芯片上集成控制器和电源开关的开关稳压器ic相比，电源模块还可以集成无数个无源组件。通常，“电源模块”一词一般在集成电感时使用。图2显示了开关模式降压型转换器（降压拓扑）所需的组件。虚线表示开关稳压器ic和电源模块。这些模块的电压转换电路由电源模块制造商开发，所以用户无需非常了解电源。除此以外，还有其他优点。由于模块高度集成，所以开关模式电源的尺寸会非常小。
更安静、更小巧的dc-dc调节 开关稳压器本身会产生辐射emi，在相对较高的频率工作时需要高di/dt事件。在医疗设备、rf收发器以及测试和测量系统中，通常强制要求emi合规，这也是信号处理领域的一项关键设计挑战。例如，如果系统未能达到emi合规要求，或者开关稳压器会影响到高速数字或rf信号的完整性，则需要进行调试和重新设计，这样不仅会延长设计周期，还要重新进行评估，从而导致成本增加。此外，在更密集的pcb布局中，dc-dc开关稳压器一般非常接近噪声敏感型元件和信号路径，这更有可能产生噪声。
与其依赖于繁琐的emi缓解技术，例如降低开关频率、在pcb上添加滤波电路或安装屏蔽，更好的方法是从源头抑制噪声，即dc-dc硅芯片本身。为了实现更紧凑的dc-dc解决方案，可以将所有组件，包括mosfet、电感、dc-dc ic，以及所有支持型组件集成到一个类似于表贴ic的微型超模压塑封装中。参见图1。
图1.ltm8074使用silent switcher®架构，实现完整的小型封装低噪声解决方案
除了能够实现更安静的dc-dc转换，满足大部分emi合规标准要求（例如en 55022 b类），以及实现小尺寸之外，还需要尽可能减少pcb上输出电容等其他组件的数量，这点至关重要。通过采用快速瞬态响应dc-dc调节器，可以降低对输出电容的依赖。这意味着通过优化内部反馈环路补偿，可在多种工作条件下提供足够的稳定性裕量，支持各种输出电容，从而简化整体设计。
图2.降压型（降压）开关稳压器高度集成电源模块中的电感
图3.使用最小输出电容（2 μf × 4.7 μf陶瓷电容）时，ltm8074提供快速瞬态响应（12 vin、3.3 vout）
ltm8074是一款1.2 a、40 vin µmodule降压稳压器，采用4 mm × 4 mm × 1.82 mm、0.65 mm间距bga微型封装。3.2 vin至40 vin、3.3 vout产品解决方案的整体尺寸为60 mm2，只需要两个0805电容和两个0603电阻。这种小巧、轻质（0.08 g）的封装使得器件可以安装在pcb的背面，而pcb正面通常密布各种元件。该产品采用的silent switcher架构可以最小化emi辐射，让ltm8074能够通过cispr22 b类测试，并降低与其他敏感电路产生emc问题的可能性。
并非始终能够集成所有外部组件。原因如下。例如，某些设置（例如开关频率或软启动时间）应该是可调的，必须向电路发出指令。这些操作可以通过数字化方式完成。但是，这可能意味着在系统中使用微控制器和非易失性存储，并支持相应成本。解决这个问题的一种常见方法是使用外部无源组件来实现这些设置。
输入和输出电容通常被集成到该电源模块中，但有时候需要从外部连接。图2显示了采用了adi公司新产品ltm8074的电路。
图4.ltm8074的vin最高可达40 v，输出电流1.2 a，占用空间面积仅为4 mm × 4 mm
通过使用一个外部电阻来设置所需的输出电压，可以减少类型数量，并为应用提供一定的灵活性。如果不需要软启动，则无需将电容连接到相应的引脚上。所有这些功能结合起来，就能够在极小的电路板面积内实现电压转换。凭借ltm8074仅4 mm × 4 mm的边沿长度，以及最少量的外部接线，整个电源单元可以在仅约8 mm × 8 mm的电路板区域内运行，提供高达40 v的输入电压和高达1.2 a的输出电流。图3显示了采用最少数量的必需外部组件的示例布局。
图5.约8 mm × 8 mm电路板面积上的示例布局
对于小型电源，能否提供极高转换效率至关重要，否则可能会遇到散热问题。
新产品ltm8074的尺寸仅为紧凑，能够完美解决这一问题。凭借集成的silent switcher技术，它可以用于对噪声极为敏感，通常配备线性稳压器的电路中。
高度集成的电源模块不仅可用于简化开关电源的设计，还可用于在极小的空间内实现高效的电压转换。
adi µmodule器件的关键性能特征包括：
噪声更低（超低噪声和silent switcher器件） 超薄封装 6面高效降温（cop） 在线路、负载和温度范围中，精准实现vout调节 极端可靠性测试 接地环路最少 在衬底上实现多重输出 极端温度测试
作者简介
frederik dostal曾就读于德国埃尔兰根大学微电子学专业。他于2001年开始工作，涉足电源管理业务，
曾担任多种应用工程师职位，并在亚利桑那州凤凰城工作了四年，负责开关模式电源。他于2009年加入adi公司，并在慕尼黑adi公司担任电源管理现场应用工程师。
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回答：
所需的许多组件都已经集成。
电源模块上市已经很长时间了。电源模块是一种通常采用开关模式的封装电源，能够轻松焊接到电路板上，用于将输入电压转换为经过控制的输出电压。与通常只在芯片上集成控制器和电源开关的开关稳压器ic相比，电源模块还可以集成无数个无源组件。通常，“电源模块”一词一般在集成电感时使用。图2显示了开关模式降压型转换器（降压拓扑）所需的组件。虚线表示开关稳压器ic和电源模块。这些模块的电压转换电路由电源模块制造商开发，所以用户无需非常了解电源。除此以外，还有其他优点。由于模块高度集成，所以开关模式电源的尺寸会非常小。
更安静、更小巧的dc-dc调节 开关稳压器本身会产生辐射emi，在相对较高的频率工作时需要高di/dt事件。在医疗设备、rf收发器以及测试和测量系统中，通常强制要求emi合规，这也是信号处理领域的一项关键设计挑战。例如，如果系统未能达到emi合规要求，或者开关稳压器会影响到高速数字或rf信号的完整性，则需要进行调试和重新设计，这样不仅会延长设计周期，还要重新进行评估，从而导致成本增加。此外，在更密集的pcb布局中，dc-dc开关稳压器一般非常接近噪声敏感型元件和信号路径，这更有可能产生噪声。
与其依赖于繁琐的emi缓解技术，例如降低开关频率、在pcb上添加滤波电路或安装屏蔽，更好的方法是从源头抑制噪声，即dc-dc硅芯片本身。为了实现更紧凑的dc-dc解决方案，可以将所有组件，包括mosfet、电感、dc-dc ic，以及所有支持型组件集成到一个类似于表贴ic的微型超模压塑封装中。参见图1。
图1.ltm8074使用silent switcher®架构，实现完整的小型封装低噪声解决方案
除了能够实现更安静的dc-dc转换，满足大部分emi合规标准要求（例如en 55022 b类），以及实现小尺寸之外，还需要尽可能减少pcb上输出电容等其他组件的数量，这点至关重要。通过采用快速瞬态响应dc-dc调节器，可以降低对输出电容的依赖。这意味着通过优化内部反馈环路补偿，可在多种工作条件下提供足够的稳定性裕量，支持各种输出电容，从而简化整体设计。
图2.降压型（降压）开关稳压器高度集成电源模块中的电感
图3.使用最小输出电容（2 μf × 4.7 μf陶瓷电容）时，ltm8074提供快速瞬态响应（12 vin、3.3 vout）
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并非始终能够集成所有外部组件。原因如下。例如，某些设置（例如开关频率或软启动时间）应该是可调的，必须向电路发出指令。这些操作可以通过数字化方式完成。但是，这可能意味着在系统中使用微控制器和非易失性存储，并支持相应成本。解决这个问题的一种常见方法是使用外部无源组件来实现这些设置。
输入和输出电容通常被集成到该电源模块中，但有时候需要从外部连接。图2显示了采用了adi公司新产品ltm8074的电路。
图4.ltm8074的vin最高可达40 v，输出电流1.2 a，占用空间面积仅为4 mm × 4 mm
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高度集成的电源模块不仅可用于简化开关电源的设计，还可用于在极小的空间内实现高效的电压转换。
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噪声更低（超低噪声和silent switcher器件） 超薄封装 6面高效降温（cop） 在线路、负载和温度范围中，精准实现vout调节 极端可靠性测试 接地环路最少 在衬底上实现多重输出 极端温度测试
作者简介
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