大電流DC/DC轉(zhuǎn)換器的引腳設(shè)計(jì)

隨著電子系統(tǒng)中數(shù)字電路的電源電壓降至1.0 - 1.5V范圍內(nèi)，以及負(fù)載板上的功耗上升，DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊需要提供非常大的輸出電流。轉(zhuǎn)換器制造商日漸迎合業(yè)界對(duì)更大功率和更小封裝的需求。例如，5年前，一個(gè)半磚轉(zhuǎn)換器最多只能提供30A的電流，而現(xiàn)在半磚轉(zhuǎn)換器最高可提供100A電流。同樣在5年前，四分之一磚轉(zhuǎn)換器僅提供15A，而現(xiàn)在可提供60A電流。雖然這對(duì)正在尋求更大功率密度的中國通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師來說是個(gè)好消息，但是同時(shí)也引發(fā)了如何解決由于更大的電流帶來設(shè)備溫度升高的問題。要處理如此大的電流，輸出功率的引腳數(shù)需要翻番。

圖 1，穿過V+ 功率平面的電壓情況，轉(zhuǎn)換器每個(gè)引出端有兩個(gè)引腳并排。(圖中未顯示名義DC電壓)

圖2，穿過V+功率平面的電壓情況，轉(zhuǎn)換器每個(gè)引出端具有兩個(gè)引腳，放置在轉(zhuǎn)換器的兩側(cè)。(圖中未顯示名義DC轉(zhuǎn)換器)

現(xiàn)在，DC/DC磚轉(zhuǎn)換器的制造商和用戶中已經(jīng)達(dá)成了一個(gè)共識(shí)：即需要增加附加功率引腳以在轉(zhuǎn)換器模塊和負(fù)載板之間更平均地傳輸和分散熱量。但是問題依舊是：這些附加的引腳應(yīng)該放置在哪里呢?在理想情況下，所挑選的位置應(yīng)該對(duì)用戶最有利，并可提供優(yōu)良的性能。此

外，附加引腳的放置位置應(yīng)該符合轉(zhuǎn)換器行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，以免發(fā)生混亂，并可避免獨(dú)家供貨，方便用戶選擇。然而，事與愿違的是，一些DC/DC轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)商推出的一些產(chǎn)品，其附加引腳的放置位置并不兼容，在行業(yè)內(nèi)對(duì)大電流轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)引腳設(shè)計(jì)也缺乏共識(shí)。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要自己決定哪種引腳位置將成為新的標(biāo)準(zhǔn)。如果這個(gè)情況不改變，設(shè)備制造商將不得不獨(dú)家提供他們的大電流模塊，或者接收價(jià)格高昂的重新設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在是對(duì)這個(gè)技術(shù)問題進(jìn)行徹底調(diào)查，并研究出一個(gè)針對(duì)大電流數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器新標(biāo)準(zhǔn)引腳設(shè)計(jì)解決方案的時(shí)候了。本文的目的就是為中國設(shè)計(jì)師提供有關(guān)解決這個(gè)問題的一些技術(shù)參考。

首先，應(yīng)認(rèn)識(shí)到：需要將功率引腳數(shù)量增加一倍并不是因?yàn)橐_的電阻。一個(gè)直徑為80mil的銅引腳電阻約為20到。當(dāng)這個(gè)引腳承載 100A的電流時(shí)，它的功率耗損僅為0.2W。由于這個(gè) 100A 從V+ 引腳流出來，并流回返回端(或地)引腳，共損耗了0.4W。通過將功率引腳增加一倍，可以降低至　　0.2W。換句話說，效率為 83% 的 1.2Vout、100A 轉(zhuǎn)換器的損耗約為25W。因此，由于引腳電阻的原因，將功率引腳增加一倍所減少的損耗還不及總損耗的1%。

圖 3，大電流半磚引腳設(shè)計(jì)，同一引出端引腳并排相鄰放置。