在 PCB 背面放置 DC/DC 穩(wěn)壓器可為數(shù)字 IC 在板正面留出空間

作者：時間：2018-08-14 來源：網(wǎng)絡(luò)

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我們所有人都會從速度更快的 IC 至 IC 數(shù)據(jù)通信中受益，從提高視頻流傳送質(zhì)量到增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能，IC 之間的快速數(shù)據(jù)通信會使各種系統(tǒng)變得更加強(qiáng)大。在更短的時間內(nèi)讓更多的數(shù)據(jù)流過會給系統(tǒng)設(shè)計師帶來了壓力，他們需要處理永久的數(shù)據(jù)質(zhì)量挑戰(zhàn)，需要最大限度減少非預(yù)期中引起的誤差，尤其是 PCB 布局、走線阻抗、串?dāng)_、EMI 以及其他因素導(dǎo)致的誤差。因此，縮短相互之間不斷通信的 IC 距離，為構(gòu)成密集排列的電路采用多層 PCB 是十分合理。不過這么做又引起了另一場戰(zhàn)斗：在不增大最終產(chǎn)品成本的前提下，盡力在 PCB 上放入更多 IC 和連接器。成本在很大程度上與 PCB 的尺寸和厚度有關(guān)。不過，就尺寸較小的電路板和層數(shù)較少的 PCB 而言，有時這又變成了哪些組件需要去掉、或者哪些功能必須去掉以降低制造成本的問題，否則設(shè)備的零售價就可能受到不利影響。這是一場權(quán)衡性能與功能的戰(zhàn)斗。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201808/386649.htm

諸如 PCIe 卡等系統(tǒng)板的正面密集排列著 FPGA / ASIC / µP、收發(fā)器、連接器、存儲器 IC 和 DC/DC 穩(wěn)壓器電路，它們的高度各異，最高可達(dá)幾厘米。不過，這些電路板的背面卻常常有高度限制，僅允許放置封裝高度不超過 2.3mm 的組件 (例如電容器)，而且電路板背面大部分未使用。如果這部分空置的 PCB 由 DC/DC 穩(wěn)壓器電路使用，從而在 PCB 正面騰出一些空間，以采用諸如更多的存儲器 IC 等來增強(qiáng)系統(tǒng)功能，情況會怎樣呢?

LTM4622 是一款雙輸出 2.5A 或單輸出 5A (通過連接兩路輸出以實現(xiàn)均流) 降壓型微型模塊 (µModule®) 穩(wěn)壓器，采用 6.25mm x 6.25mm x 1.82mm 超薄 LGA 封裝。該器件的高度接近0805 外殼尺寸的電容器焊接后的高度，這樣的超薄封裝使該器件能夠安裝在 PCB 的背面，從而在正面為數(shù)字 IC 騰出更多空間。這種扁平封裝使該器件能夠滿足一些高度限制要求，例如 PCIe 板卡和嵌入式計算系統(tǒng)中的 Advanced Mezzanine Cards 對高度的要求。

圖 1：采用超薄封裝的纖巧 LTM4622 雙路電源

鏡像布局提供更大功率，占用更小 PCB 面積

LTM4622 的引腳配置是對稱安排的，因此對于可以并聯(lián)兩個 LTM4622 以獲較大電流的應(yīng)用而言，一個器件可以放在 PCB 的正面，另一個鏡像地放置在 PCB 的背面，從而最大限度節(jié)省 PCB 面積，同時可提高輸出功率和功率密度。

靈活的雙電源僅占用 0.5cm2 的面積

LTM4622 具備很寬的 3.6V 至 20V 輸入電壓范圍，還可配置為用 3.3V 輸入電源工作，且直至 3.1V 都保持運(yùn)行。該器件為一個緊湊的多軌解決方案調(diào)節(jié)兩路電壓，每路輸出都可提供高達(dá) 2.5A (3A 峰值) 的電流，并能夠隨電壓、負(fù)載和溫度變化，在 0.6V 至 5.5V 之間以 1.5% 的最大總 DC 輸出電壓誤差準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)節(jié)。就高達(dá) 5A 的較大輸出電流而言，簡單地連接輸出就可實現(xiàn)均流。

LTM4622 僅需要 3 個陶瓷電容器和兩個電阻就可構(gòu)成一個在單面 PCB 上占用面積不到 1cm2 或在雙面 PCB 上占用面積不到 0.5cm2 的解決方案。

圖 2 顯示了用于一個典型雙輸出應(yīng)用的 LTM4622 電路，該圖也說明 LTM4622 解決方案的尺寸很緊湊。該電路以12V 輸入工作時的效率和功耗如圖 3 所示。

圖 2：典型應(yīng)用：1.5V/2.5A、1.2V/2.5A 雙輸出

圖 3：采用 12V 輸入 (圖 2 所示電路) 的效率和功耗

可靠的高性能調(diào)節(jié)

LTM4622 采用接通時間受控的電流模式架構(gòu)，在寬的電壓范圍內(nèi)以良好的環(huán)路穩(wěn)定性實現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)。該器件提供短路、過壓、過熱等系統(tǒng)保護(hù)，并利用跟蹤、軟起動和在預(yù)偏置輸出情況下進(jìn)行啟動的能力確保了單調(diào)的輸出電壓斜坡。它未對輸入電源轉(zhuǎn)換速率施加限制。圖 4 和圖 5 顯示了圖 2 電路中 1.5V 輸出軌的快速瞬態(tài)響應(yīng)和預(yù)偏置啟動性能。