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MagPack™ 技術:全新電源模組的四大優勢,助您以更少空間 封裝更多功

本文作者:德州儀器       點擊: 2024-08-07 16:03
前言:
 
您是否正試圖在現有的外形尺寸和功率預算內,將新一代光學模組的資料速率加倍?或者您是否必須在機器視覺系統中多塞入一個感測器,但電路板空間已用盡,而且已消耗過多功率?
 
如果除了比前代略有改善之外,您還需要為電源模組增添更多功能,我們的新電源模組可運用 TI 全新專利整合磁性封裝 (MagPack™) 技術來提升功率密度、效率和熱性能,為工業、企業和通訊應用提供易用性並減少電磁干擾 (EMI)。
 
以下是四項主要優勢。
• 第 1 項優勢:更高的功率密度與更小的解決方案尺寸
MagPack 技術可協助實現更高的功率密度,以及更小的整體解決方案尺寸。事實上,6A TPSM82866A、TPSM82866C 與 TPSM82816 都可達到比市面上任何其他 6A 電源模組更小的尺寸。
 
功率密度的測量方式為每單位面積的輸出電流,單位為平方公釐。TPSM82866A 與 TPSM82866C 為 2.3mm x 3mm,因此面積皆為 6.9mm2。這讓每單位面積的功率密度幾乎達 1A/mm2 (確切來說是 0.87A/mm2)。特別是若考量 0603 (英制,或 1608 公制) 元件會佔用 1.28mm2 的電路板空間,那麼可在每 1mm2 提供近 1A 是非常出色的性能。評估模組 (EVM) 的標準印刷電路板 (PCB) 設計採用簡易設計原則及大型被動元件,可讓完整的 6A 電源供應器具備 28mm2 的解決方案總尺寸。
 
若您需要其他功能,例如可調整緩啟動、可調整切換頻率、時脈同步與可調整控制迴路補償,TPSM82816 能以略大的 2.5mm x 3mm 封裝提供前述功能。這些額外功能需要額外的接腳和被動元件,讓解決方案總尺寸增加到 46mm2。這對 6A 電源供應器來說仍然非常小,並且可提供 0.8A/mm2 的功率密度。图 1 與 图 2 顯示兩個裝置的解決方案總尺寸。
 
图 1. TPSM82866A 與 TPSM82866C 的解決方案總尺寸為 28mm2 
 
图 2. TPSM82816 的解決方案總尺寸為 46mm2 
 
• 第 2 項優勢:高效率與優異的熱性能
縮小尺寸並提升功率密度後,必須有效移除較小封裝中的熱,並維持電源模組可靠運作。MagPack 技術中使用的電感器會與矽晶粒匹配,以減少 DC 與 AC 損耗。將這兩個電路元件搭配高性能、高傳導性的 MagPack 封裝,有助於有效率地移除電源模組中的熱。
 
矽現在具有最佳化的電感器與封裝,可提供高效率與較低的升溫。图 3 顯示 TPSM82866A 的效率,而 图 4 則顯示安全操作區 (SOA)。如此高的 SOA 曲線可在更高的環境溫度下實現可靠的運作,並讓使用壽命長的應用減少降額。
 
图 3. TPSM82866A 利用 MagPack 技術提供高效率
 
图 4. TPSM82866A 的 SOA 曲線可實現在極高環境溫度下運作
 
• 第 3 項優勢:易於使用,有助於加快上市時間
使用 MagPack 技術的裝置整合了電感器,在電源供應設計中,這通常是最難選擇和採購的項目。有鑑於 PCB 的尺寸、高度以及與其他電路間的干擾,電感器也是 PCB 上最難安置和佈線的項目之一。整合電感器的電源模組可排除這些問題,且 MagPack 技術中使用的電感器則可讓這些挑戰比以往更易於解決。MagPack 技術可提供高效率和優異的熱性能,且可減輕所有電源供應設計的另一個疑慮:EMI。
 
• 第 4 項優勢:減少 EMI
採用 MagPack 技術的電源模組會受到屏蔽。而且這不只是屏蔽電感器。整個晶粒、電感器、切換節點,全都封閉在屏蔽封裝中。此外,採用 MagPack 技術的電源模組尺寸和封裝內的最佳化佈線,都可使電源模組與系統中的雜訊訊號佈線更短、更小。图 5 與 图 6 比較了沒有採用 MagPack 技術以及採用此技術的 TPSM82866A 初步測量輻射放射。峰值放射在水平極化減少約 2dB,在垂直極化則減少 8dB。
 
图 5. 沒有採用 MagPack 技術的 TPSM82866A 輻射放射
 
图 6. 採用 MagPack 技術的 TPSM82866A 輻射放射
 
結論
不論您處理的電源轉換系統是哪一種,利用我們運用 MagPack 技術的新電源模組,都能讓其更小並具備高效率,同時亦具有熱功能且易於使用。試想若每個負載點 (POL) 電源供應器的尺寸都可縮減 20%,那麼您可利用額外的電路板空間達成什麼目標?或許是更高的資料速率或通道數量,又或許是可在產品中新增額外的功能或感測器。MagPack 技術可提供更出色的電源模組,讓您能為客戶提供更佳的產品。採用 MagPack 技術的電源模組可助您解決哪些設計挑戰?
 
MagPack 技術電源模組

裝置

輸入電壓範圍

說明

MagPack 封裝

評估模組

TPSM82866A

2.4V 5.5V

業界最小的 6A 降壓式模組,具備整合式電感器及

13 個固定 VOUT 選項

2.3mm x 3mm

TPSM82866AA0PEVM

TPSM82866C

2.4V 5.5V

業界最小的 6A 降壓式模組,具備整合式電感器及

I 2 C 介面

2.3mm x 3mm

TPSM82866CA3PEVM

TPSM828303

2.25V 5.5V

3A降壓式模組,具備整合式電感器和雜訊濾波 電容器

2.5mm x 2.6mm

TPSM828303PEVM-058

TPSM82816

2.7V 6V

業界最小的 6A 降壓式模組,具備可調整頻率和同 步化功能

2.5mm x 3mm

TPSM82816PEVM-062

TPSM82813

2.75V 6V

3A 降壓式模組,具備可調整頻率和同步化功能

2.5mm x 3mm

TPSM82813PEVM-062

TPSM81033

1.8V 5.5V

5.5A 波谷電流限制升壓模組,具備電源良好輸 出放電和 PFM/PWM 控制

2.5mm x 2.6mm

TPSM81033EVM-035

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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