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20 V Input, Tiny, 6.25 mm × 6.25 mm, 12 A and 15 A μModule Regulators 作者： Tim Kozono ADI 公司 引言 LTM4626 和 LTM4638 是高效率、降壓型 μModule 穩(wěn)壓器，能夠采用 3.1 V 至 20 V 的輸入電壓分別提供 12 A 和 15 A 的連續(xù)輸出電流。這兩款器件采用了一種創(chuàng)新型 3D 封裝結(jié)構(gòu)，稱為內(nèi)置組件級(jí)的封裝 (CoP)，在該結(jié)構(gòu)中電感位于 μModule 器件頂部。電感相對(duì)較高的質(zhì)量、加上與空氣直接接觸或附接至傳統(tǒng)的散熱器，可有效地將熱量從內(nèi)部 MOSFET 吸走，從而實(shí)現(xiàn)此類小面積封裝的快速高效冷卻。這些穩(wěn)壓器能夠在滿負(fù)載條件下支持輸出，而其他穩(wěn)壓器在此情況下必須降低運(yùn)行速度。例如，在 75°C 環(huán)境溫度和 200 LFM 氣流條件下，這兩款穩(wěn)壓器均可依靠一個(gè) 12 V 輸入在滿負(fù)載 (12 A 或 15 A) 時(shí)產(chǎn)生 1 V 輸出。 由于它們作為電流模式 DC/DC 穩(wěn)壓器運(yùn)行，因此可輕松通過并聯(lián)方式組合多個(gè)器件以分擔(dān)較高的負(fù)載電流。并聯(lián)穩(wěn)壓器能夠異相工作，以降低輸入和輸出紋波，只需連接多個(gè)器件的輸出和輸入時(shí)鐘引腳即可。確保整個(gè)電壓、負(fù)載和溫度范圍內(nèi) (–40°C 至 +125°C) 的總輸出電壓 DC 準(zhǔn)確度為 ±1.5%。為了補(bǔ)償高電流下由寄生阻抗引起的任何電壓降，LTM4626 和 LTM4638 內(nèi)置遠(yuǎn)程檢測(cè)功能。輸出電壓跟蹤和軟啟動(dòng)功能允許用戶定制電源排序。開關(guān)頻率可通過一個(gè)簡單的外部電阻設(shè)定 (可設(shè)置范圍為 400 kHz 至 3 MHz) 或同步至一個(gè)外部時(shí)鐘。LTM4626 和 LTM4638 具有相同的引出腳配置。 
圖 1.LTM4638 和 LTM4626 的輸出電流不同，但是具有相同的引腳布局。 12 V 輸入、1 V 輸出、全陶瓷電容解決方案 圖 3 示出了一款全陶瓷電容設(shè)計(jì)，它最大限度縮減了總體解決方案尺寸，同時(shí)允許將輸入和輸出電容布設(shè)在電路板的背面。該設(shè)計(jì)利用了 LTM4638 的內(nèi)置功能，以最大限度縮小電路的占板面積，如圖 2 所示。圖 4 和圖 5 示出了采用 DC2665A 演示電路在各種不同條件下獲得的熱性能和效率。
圖 2.纖巧型 15 A DC/DC μModule 穩(wěn)壓器解決方案 (采用了安裝在一塊 DC2665A-B 演示板上的 LTM4638)。這里示出了輸入和輸出電容——少量的陶瓷電容和一個(gè)電路板背面的電阻。
圖 3.LTM4638 12 V 輸入、1 V 輸出、600 kHz 簡化原理圖 (僅采用陶瓷電容和極少的組件)。圖中未示出浮置引腳。
圖 4.在該對(duì)比中 (0 LFM 和 200 LFM 氣流)，CoP 設(shè)計(jì)的有效氣流冷卻對(duì) LTM4638 熱性能的影響清晰可見 (12 V 輸入、1 V/15 A 輸出)。
圖 5.LTM4626 和 LTM4638 的效率 (12 V 輸入、1 V 輸出、600 kHz 工作頻率)。
圖 6.DC2665A-A 演示板上的 LTM4626。 結(jié)論 6.25 mm x 6.25 mm LTM4626 和 LTM4638 12 A 及 15 A μModule 穩(wěn)壓器采用纖巧的高散熱效率封裝，可提供高功率。CoP 結(jié)構(gòu)利用裸露的電感作為散熱器，以實(shí)現(xiàn)快速有效的冷卻。僅需少量的附加組件即可構(gòu)成完整的緊湊型穩(wěn)壓器解決方案。可輕松并聯(lián)多個(gè)器件來提供更大的負(fù)載，以打造真正的大功率密度解決方案。 作者簡介 Timothy Kozono 是 ADI 公司電源產(chǎn)品部的應(yīng)用工程師，致力于 μModule 器件和軟件開發(fā)。他分別于 2008 年和 2010 年獲得加州州立理工大學(xué) (位于加州圣路易斯奧比斯波市) 電氣工程學(xué)士和碩士學(xué)位。聯(lián)系方式：timothy.kozono@analog.com。 |
