電源管理：滿(mǎn)足復(fù)雜DC-DC功率轉(zhuǎn)換要求

3.最終全集成開(kāi)關(guān)將使功率級(jí)設(shè)計(jì)更迅速易行。除了Digital-DC系列的FD2106之外，F(xiàn)AN210x TinyBuck系列也可為3A FAN2103和6A FAN2106應(yīng)用提供全集成同步降壓功能（圖8）。

整個(gè)IC采用MLP封裝，大小僅5x6mm，有助于設(shè)計(jì)的緊湊性，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)最佳熱性能和高效率。

更高的集成度乍看似乎會(huì)導(dǎo)致更高的材料清單（BOM）成本，但綜合考慮所有的優(yōu)勢(shì)，如節(jié)省空間、熱性能更好、無(wú)源元件更少等，事實(shí)上反而會(huì)降低最終的系統(tǒng)成本。這樣一種全集成的解決方案還支持高系統(tǒng)可靠性，因?yàn)樵缴僖馕吨收巷L(fēng)險(xiǎn)越低，而且考慮到熱設(shè)計(jì)規(guī)則，更低的系統(tǒng)溫度也十分重要。

在設(shè)計(jì)任務(wù)中，熱設(shè)計(jì)是非常重要的一環(huán)。利用現(xiàn)今的MOSFET、DrMOS或柵極驅(qū)動(dòng)器，一般可獲得相當(dāng)好的結(jié)到管殼熱阻抗，但管殼到周?chē)h(huán)境的熱阻抗取決于設(shè)計(jì)，且通常要高得多。在大多數(shù)系統(tǒng)中，若只利用PCB，熱阻抗（管殼到周?chē)h(huán)境）在40K/W左右，最好的設(shè)計(jì)能夠達(dá)到25K/W這仍比結(jié)到管殼熱阻抗高很多，對(duì)MOSFET而言，后者的典型值為2K/W.因此，PCB的熱設(shè)計(jì)非常重要，因?yàn)檫@兩個(gè)熱阻抗都是串聯(lián)的，并影響PCB的最高溫度，而這通常正是限制因素（若結(jié)到管殼熱阻抗低，結(jié)溫就不可能比PCB的高太多）。

對(duì)于更大的電流，為了讓熱量擴(kuò)散到更大的表面上，多相的分立式解決方案（如2-3個(gè)DrMOS器件）是首選。另一個(gè)權(quán)衡是開(kāi)關(guān)頻率―如果不是因EMI要求或空間限制而預(yù)先確定（利用更高的開(kāi)關(guān)頻率來(lái)減小無(wú)源元件的尺寸），更低的開(kāi)關(guān)頻率有助于降低開(kāi)關(guān)損耗，并最終降低溫度。

至于版圖布局，金屬較多顯然很有助益。更厚的頂層有助于降低溫度，不過(guò)也許對(duì)PCB的其余部分并不適合，因?yàn)槌杀驹黾恿?，其它元件需要的更精?xì)的間距也不可能實(shí)現(xiàn)。更大的銅面積很有用，但又會(huì)消耗PCB空間。這些應(yīng)該盡可能由焊料覆蓋，因?yàn)榻饘俦砻姹韧科岜砻娴纳嵝愿谩Ｔ诙鄬覲CB中，有時(shí)利用內(nèi)層來(lái)協(xié)助散熱。熱通孔（填充焊料）有時(shí)可用來(lái)把熱量擴(kuò)散到PCB的另一面去（圖9）。

對(duì)于強(qiáng)迫空氣對(duì)流式的系統(tǒng)，元件布局時(shí)需注意的是，不要把轉(zhuǎn)換器放在其它更大尺寸元件的“風(fēng)陰影”里。建議把控制器置于MOSFET的上游，這樣不會(huì)增加多少功耗，而在較低外殼溫度下工作更可靠。

小結(jié)

現(xiàn)代嵌入式DC-DC轉(zhuǎn)換器受益于眾多不同的技術(shù)方案，能夠提高系統(tǒng)性能和可靠性，并降低成本。在獨(dú)立式轉(zhuǎn)換器或互連數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間的控制端上，以及在集成式或分立式解決方案之間的功率級(jí)端上的相倚關(guān)系顯示出，可以對(duì)工作在網(wǎng)絡(luò)中的DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行優(yōu)化，并獲得最低功耗。