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这种系统需要高功率DC/DC转换器以将高输入电压降

作者:admin 发布时间:2019-04-03 04:48

  分布式电源架构在当今的电信基础设施以及计算,网络系统和工业设备中很常见。因此,这种系统需要高功率DC/DC转换器以将高输入DC电压降压至低DC输出电压,以驱动各种IC,ASIC和遍布印刷电路板的其他此类半导体器件(多氯联苯)。这些半导体芯片集成了更多功能和特性,需要高密度,高性能和高功率降压DC/DC转换器来驱动它们。简而言之,由于空间限制,这些电源转换器必须提供高达100 W或更高的封装,这些封装占用的PCB占用空间小,能够处理耗散功率。

  换句话说,这些易于设计的集成电源模块必须能够通过紧凑的封装提供高达100 W或更高的转换效率,而无需任何散热器。

  本文将探讨这些集成电源模块,并关注其热性能,无需气流或散热器。将比较气流和无气流的测量电路板温度,以表明热增强型封装旨在有效地管理耗散功率。

  有一些供应商满足这些需求。其中一个是Intersil。供应商已经准备了一个完全封装的降压电源模块,该模块采用耐热增强型四方扁平封装无引线封装(QFN)封装。指定的ISL8225M,提供高效率和低热阻,无需散热器或风扇即可实现全功率运行。具有引脚兼容性的更高电流版本是ISL8240M。

  ISL8225M在单个QFN封装中集成了电阻,电容,电感和控制IC等元件

  ,具有良好的热性能等特性导电性好,重量轻,体积小。该封装的良好导电性和导热性归功于铜引线框架和裸露的铜导热垫(图1)。此外,铜引线框架和多组件组件采用聚合物模塑化合物包覆成型,以保护封装内的器件,这些器件可以表面安装。此外,热模塑料与大铜垫相结合,可实现均匀的热量分布,同时实现从封装到PCB的有效热传递。引线封装还允许简单的引脚访问以进行测试。

  图1:ISL8225M QFN封装的良好导热性是归因于铜引线框架带有裸露的铜制导热垫。

  因此,这种全封装的降压开关电源可以从17 mm方形PCB占位面积提供高达100 W的输出功率。其设计使电源模块能够在宽温度范围内满负载运行。两个15 A输出可以单独使用或组合使用,以提供单个30 A输出。电源模块支持4.5 VDC至20 VDC的输入电压,输出电压范围为0.6 VDC至7.5 VDC。此外,通过单电阻器修改,可以轻松地将输出电压调节到不同的电压。同样,高电流版ISL8240M的额定输出为40 A或两个20 A输出。其输入和输出电压额定值与ISL8225M类似。

  在公式中,Tjunction是模块内部最高温度(C),Tambient是系统环境温度(C),P是模块封装的总功率损耗(W),JA是模块结到环境的热阻。根据Intersil的说法,模块的高效率和低热阻使得无需散热器或风扇即可实现全功率运行。此外,带有外部引线的QFN封装允许轻松探测和可视焊接检测。

  为了演示模块的功率处理能力,Intersil在标有ISL8240MEVAL4Z的评估板上进行了热测试,这是一个4层PCB,顶部和底部2盎司。铜和1盎司。内层铜(图2)。输入电压为12 VDC,在30 A负载电流下输出为1 VDC。开关频率为500 kHz。测量在室温下进行,没有气流。 PCB上捕获的模块的热图像如图3所示。可以看出,封装的最高温度为70.2C,完全在功率模块的工作温度范围内。

  在类似的输入和输出电压参数下,模块的热图像在负载电流增加到40 A后被捕获。热图像,如图4所示,显示模块包运行于温度为93.8C,完全在-40C至125C的工作温度范围内。

  由于这些电源模块提供自动电流共享和相位交错,因此可以并联多达6个模块以获得更高的输出电流能力。为了表明至少有三个模块可以并联,而无需使用散热器或风扇来获得更高的输出电流,Intersil已经在并联配置中测试了这些模块的热性能。为此,三个ISL8225M模块并联连接,在1 VDC输出时提供超过90 A的输出电流。输入电压再次为12 VDC。三个并联的模块的热图像如图5所示。可以看出,所有三个模块都在额定工作温度范围内,不使用任何散热器或风扇。

  从本质上讲,对于空间受限的应用,Intersil等制造商提供集成 - 电源模块,可通过散热增强型紧凑型封装提供高输出功率,无需散热器或气流。此外,这些模块可以轻松并联,以实现更高的输出功率,同时无需添加散热器或风扇。

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