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

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量到增強網(wǎng)絡設備功能，IC 之間的快速數(shù)據(jù)通信會使各種系統(tǒng)變得更加強大。在更短的時間內讓更多的數(shù)據(jù)流過會給系統(tǒng)設計師帶來了壓力，他們需要處理永久的數(shù)據(jù)質量挑戰(zhàn)，需要最大限度減少非預期中引起的誤差，尤其是 PCB 布局、走線阻抗、串擾、EMI 以及其他因素導致的誤差。因此，縮短相互之間不斷通信的 IC 距離，為構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。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，否則設備的零售價就可能受到不利影響。這是一場權衡性能與功能的戰(zhàn)斗。

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 都保持運行。該器件為一個緊湊的多軌解決方案調節(jié)兩路電壓，每路輸出都可提供高達 2.5A (3A 峰值) 的電流，并能夠隨電壓、負載和溫度變化，在 0.6V 至 5.5V 之間以 1.5% 的最大總 DC 輸出電壓誤差準確地進行調節(jié)。就高達 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

可靠的高性能調節(jié)

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

圖 4：12V_IN、1.5V_OUT、1.25A 至 2.5A 負載階躍 (圖 2 所示電路)

圖 5：在預偏置輸出狀態(tài)下進行 12V_IN、1.8V_OUT 啟動

并聯(lián)運行實現(xiàn)較大電流應用

LTM4622 的電流模式架構為該器件提供了良好和可靠的逐周期電流監(jiān)視能力，允許其輸出并聯(lián)在一起，以支持高達 5A 的負載電流。

圖 6 和圖 7 顯示，當 LTM4622配置為一個兩路輸出均流，用 5V 輸入產生 3.3V/5A 輸出時，可具備良好的熱性能和均流性能。

圖 6：V_IN = 5V、V_OUT = 3.3V/5A、TA = 25ºC 時的熱量分布

圖 7：V_IN = 5V、V_OUT = 3.3V/5A 的均流

結論

超薄 LTM4622 為單軌和多軌應用提供了一款高性能穩(wěn)壓器。該器件很寬的工作電壓范圍、豐富的功能和緊湊的解決方案尺寸使其成為高度靈活和可靠的解決方案，能夠放入 PCB 正面和背面最狹小的空間中。