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透過轉換器或控制器來調節高電流電壓的評估考量
在市區還是郊區?

【作者: 德州儀器】   2016年06月06日 星期一

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通常,為了尋求更寬敞的生活空間,人們必須搬離市區。儘管住在市區生活便利,鄰近工作場所,但這些人更希望能夠搬到房子更大、院子更寬敞的郊區住宅。同樣地,當工程師需要使用大電流用於負載點(POL)設計時,他們通常會放棄使用簡便的高密度轉換器(搭配整合式MOSFET電晶體),轉而利用較複雜加入控制器(外部MOSFET電晶體)的解決方案。控制器,與郊區環境類似,相對地來說,具有較高的彈性和經濟效益,但會佔據更大的土地空間─亦即更多的電路板空間。



圖1 :  市區和郊區透過轉換器或控制器來調節高電流電壓有不同的效益
圖1 : 市區和郊區透過轉換器或控制器來調節高電流電壓有不同的效益

直至近期,電流超過10-15A的應用一般會仰賴搭配外部MOSFET電晶體的控制器。設計簡易、物料清單(BOM)零件少、以及高可靠性的高密度解決方案的轉換器,通常只能提供有限的電量。


網路路由器、開關、企業伺服器和嵌入式工業系統等應用的耗電量越來越高,它們的POL設計需要20A、30A、40A甚至更多電量。然而,這些應用有極大的空間限制,很難與採用控制器和外部MOSFET電晶體的解決方案相容。而問題在於,在一個需要大電流的應用中,該如何使用轉換器而非控制器呢?


答案其實就在最新的MOSFET和封裝技術的進展當中。新一代MOSFET電晶體,如德州儀器的NexFET電源MOSFET,在矽晶體內有較低的電阻率(Rdson),可進而提高電子流動的能力。透過PowerStack封裝技術 堆疊積體電路(IC)和MOSFET電晶體─就像市區中密密麻麻的建築,能夠在特定的空間內容納更多東西。



圖2 :  控制器匯集成電路和MOSFET垂直堆疊在PowerStack封裝中
圖2 : 控制器匯集成電路和MOSFET垂直堆疊在PowerStack封裝中

PowerStack封裝技術中矽晶圓堆疊和彈片焊接的獨特組合,可使四方平面無引腳封裝解決方案集成度更高,實現尺寸更小、熱力表現更佳、比傳統多層疊加MOSFET電晶體的解決方案有更高的電子流動能力。


透過先進的MOSFET電晶體和封裝技術,德州儀器集成FET轉換器的產品,可用於高功率和高密度的POL應用。TPS548D22屬於德州儀器高電流同步SWIFT DC/DC 降壓轉換器系列,可提供高達40A的連續電流,並採用40 管腳、5mm×7mm×1.5mm節省布線的QFN PowerStack封裝技術。現在,那些不得不搬到郊區的人,可以開始考慮搬回市區了!


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