电源管理器件在封装、效率和成本之间的平衡

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电源管理器件在封装、效率和成本之间的平衡 [复制链接]

在终端设备的小体积趋势下，系统工程师所需的电源器件必须能延长电池寿命和缩小线路板
面积。供应商在设计这类器件时，就需要在效率、封装尺寸和成本之间反复权衡。飞兆半导
体的亚太区总裁郭裕亮表示：“小尺寸封装的散热能力不及大尺寸封装产品，迫使我们提高
器件的电源转换效率。”
Microchip 的模拟与接口产品部资深销售经理George Paparrizos 指出，系统设计的功耗取
决于输入/输出电压之间的差异和所要求的负载电流。“由于新型数字元件需要更大的电流，
降低能耗的两种主要方式只能为采用略高于输入电压的输出电压，或者采取智能的系统控
制。”他说，对电源的更高要求，刺激了能节省空间、并具有更高散热性能的新型封装技术
的发展，也使无引脚封装(DFN 和QFN)大行其道。
便携式应用中电压转换的数量也在不断增多，因此人们认为有必要对电源转换采用同样的高
密度封装。TI 便携式电源管理全球业务市场经理Patrick Heyer 说：“改进后的封装技术将继
续致力于缩小占位面积、接近内部硅片的尺寸、提供良好的导热性、降低成本和符合标准客
户处理要求。多芯片封装技术将允许提供更加全面的功能，同时将外部元件数量减到最少。”
他还指出，焊线(Bond wires)将继续让位于焊料突起或其它创新性技术，这些技术允许电源
芯片能够承受大电流、高发热和高频信号。创新性的电路设计，将为采用性能得到改进的特
点创造条件，这些特点包括软开关、优化的门驱动、更高的精度、较高的开关频率和更好的
控制算法。
当今大多数便携式设备中都存在多种充电电源，为了在空间狭小的电路板上实现最佳效率，
针对电池的功率管理设计变得日益复杂。Linear 公司电源业务部产品市场经理Tony
Armstrong 说：“只需研究一下诸如数码相机、MP3 播放机、GPS 接收机和PDA 等产品即
可一目了然。此类产品大多可由AC 适配器、USB 接口或锂离子电池来供电。这些电源之
间的功率通路控制是一项重大挑战。”
他继续说，工程师一直在尝试采用分立组件来实现上述功能，但面临很大困难，比如热插拔
以及会引发严重系统问题的浪涌电流等。目前大多数电池供电型便携式产品都采用专用电源
芯片，来实现电池充电、功率通路控制、提供多个电源电压以及诸如真正的输出断接和精确
的USB 限流等保护功能。采取这种方法的原因很清楚，即只需单个器件便可满足其全部的
电源管理要求。不过这样做也有缺陷，专用电源芯片的先天不足导致其很难针对所有上述功
能来实现其性能的最大化，并使得从产品设计到投产的时间变得很长。
对于未来电源管理领域的发展趋势，国半公司亚太区便携式设备电源管理产品市场经理罗振
辉指出，未来电源管理系统不应只着眼于开关稳压器的转换效率，应同时仔细考虑电源管理
芯片是否有稳定的批量供货以及封装是否小巧，而且即使封装极为小巧，芯片的功耗、精确
度及噪音水平也不应受到丝毫的影响。