國際電子商情訊 隨著今天數(shù)據(jù)中心和商業(yè)機構(gòu)的服務(wù)器、臺式機與筆記本電腦、3G/LTE基站、交換機和路由器中的處理器、存儲器和芯片組的功率要求日益增加，以及設(shè)備外形尺寸的不斷縮小或一定范圍限制，這些負載點的電源模塊必須滿足兩個系統(tǒng)要求：更小的外形尺寸和更高的功率轉(zhuǎn)換效率。

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由于負載點電源模塊主要由PWM控制器、柵極驅(qū)動器、高側(cè)MOSFET和低側(cè)MOSFET組成，因此電源設(shè)計人員可以采用兩種方法來減小電源尺寸：一是采用高集成度解決方案，如集成的PWM控制器和柵極驅(qū)動器，集成的高低側(cè)MOSFET模塊，集成的高低側(cè)MOSFET模塊和柵極驅(qū)動器，或全集成解決方案；二是采用更高的開關(guān)頻率來降低外圍輸出電容和電感的尺寸，但這種方法要求MOSFET的反向恢復(fù)電荷和導(dǎo)通電阻都要比較小，否則開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗會增加而降低功率效率。 一般來說，如果要求的輸出電流小于10A，控制器、驅(qū)動器和MOSFET可以集成在一起，如Micrel集成SuperThermal MOSFET的5×5mm單片10A降壓穩(wěn)壓器，它在1A到10A的負載范圍內(nèi)都能保持95%的效率。Intersil的ISL8201M DC/DC模塊也能在15mm×15mm×3.5mm QFN封裝內(nèi)提供10A的輸出電流，最高效率也能達到95%。這二種解決方案在沒有散熱片或氣流的條件下均可以滿足電源散熱標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)要求的輸出電流在10A到25A之間，柵極驅(qū)動器可以高低側(cè)MOSFET做在一起，也可以與PWM控制器做在一起；但如輸出電流大于25A，我們建議你把柵極驅(qū)動器和高低側(cè)MOSFET做在一起，因為這可實現(xiàn)最低的柵極電荷、低導(dǎo)通阻抗和反向恢復(fù)電荷。TI高級業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理劉學(xué)超說。 德州儀器(TI)最近推出了一款可在25A電流下實現(xiàn)超過90%高效率的同步MOSFET半橋，其占位面積僅為同類競爭功率MOSFET器件的50%。這一全新CSD86350Q5D功率模塊通過高級封裝技術(shù)將2個非對稱NexFET功率MOSFET進行了完美整合，高低側(cè)MOSFET的導(dǎo)通電阻僅為5毫歐和2.1毫歐，能夠以高達 1.5 MHz的開關(guān)頻率生成高達40A的電流，從而可顯著降低解決方案尺寸與成本。此外，NexFET 功率模塊還能夠以低成本方式實現(xiàn)與 GaN 等其他半導(dǎo)體技術(shù)相當(dāng)?shù)男阅埽虼死硐氲剡m用于服務(wù)器、臺式機與筆記本電腦、基站、交換機和路由器的高電流負載點(POL)電源應(yīng)用。

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劉學(xué)超表示：“我們最高可以做到1.5MHz的開關(guān)頻率，當(dāng)然功率轉(zhuǎn)換效率會相應(yīng)降低?！? CSD86350Q5D功率模塊的主要特性與優(yōu)勢包括：1）5毫米×6毫米SON外形僅為兩個采用 5毫米×6毫米QFN封裝的分立MOSFET器件的50%；2）可在25A的工作電流下實現(xiàn)超過90%的電源效率，與TI前一代高側(cè)MOSFET CSD16404+低側(cè)MOSFET CSD16321組合式方案相比，效率高2%，功率損耗低20%；3）與同類解決方案相比，無需增加功率損耗便可將頻率提高2倍；4）底部采用裸露接地焊盤的SON封裝可簡化布局，因為GND可直接放在PCB上。此外，它可以用任何TI驅(qū)動器或PWM控制器驅(qū)動。 CSD86350Q5D功率模塊目前的最高輸入耐壓為25V，非常適合12V輸入的電源中間總線。劉學(xué)超說：“目前TI專注在做低壓功率模塊，現(xiàn)在已有25V和30V（CSD17系列），未來的開發(fā)方向是繼續(xù)減小MOSFET的導(dǎo)通電阻?！? NexFET功率模塊器件現(xiàn)已開始批量供貨，可通過TI及其授權(quán)分銷商進行訂購。此外，樣片與評估板也已同步開始提供。 目前與TI的NexFET模塊性能最接近的單片MOSFET半橋模塊有MPS公司的MP86981和AOS公司的AOZ5006。MP86981是一個封裝尺寸僅為5×5mm QFN的20A、27V單片MOSFET半橋，它將柵極驅(qū)動器和高低側(cè)MOSFET集成在一起。該芯片可在4.5V到21V的寬輸入電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)20A的連續(xù)輸出電流，效率高達95%。 柵極驅(qū)動器和高低側(cè)MOSFET的集成可產(chǎn)生更高的效率，因為這可實現(xiàn)最優(yōu)的死區(qū)時間控制和最佳地減少寄生電感。MP86981單片解決方案可實現(xiàn)每相高達20A電流的輸出，支持多相工作，它的開關(guān)頻率可從100KHz到1MHz。 AOS（Alpha and Omega Semiconductor）今年6月初剛推出的AOZ5006是一個高效率的6mm×6mm功率MOSFET模塊，完全兼容英特爾的DrMOS規(guī)范。它也集成了一個雙柵極驅(qū)動器和高低側(cè)MOSFET，以提供一個高效率的DC-DC同步降壓功率級。它可用來實現(xiàn)高功率密度的降壓解決方案，適合于服務(wù)器、圖形卡和高端臺式PC應(yīng)用市場。 AOZ5006采用了AOS專有的最新溝道MOSFET技術(shù)來在開關(guān)和導(dǎo)通損耗之間實現(xiàn)一個最佳的平衡。與此同時，它還利用AOS先進的封裝技術(shù)來進一步改善效率和熱性能。在一個典型的開關(guān)頻率為300KHz的12V輸入到1.2V輸出應(yīng)用中，它允許在21A輸出時達到超過90%的效率。與TI的NexFET模塊性能相當(dāng)接近。 “AOZ5006可滿足高端計算應(yīng)用不斷上升的功率密度要求，而且整個解決方案的尺寸與分立解決方案相比可減小三分之二。”AOS功率IC產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷總監(jiān)Song Qu說，“此外，柵極驅(qū)動器和MOSFET之間的寄生電感也降到了最小，從而允許高達1MHz的開關(guān)頻率和更快的動態(tài)響應(yīng)時間?！? AOZ5006可與廣泛的模擬和數(shù)字PWM控制器一起工作，采用QFN封裝，外形尺寸為6×6mm，目前已可量產(chǎn)供貨，1K訂量時的單價為2.85美元。

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