國(guó)際電子商情訊 隨著今天數(shù)據(jù)中心和商業(yè)機(jī)構(gòu)的服務(wù)器、臺(tái)式機(jī)與筆記本電腦、3G/LTE基站、交換機(jī)和路由器中的處理器、存儲(chǔ)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(fù)載點(diǎn)的電源模塊必須滿足兩個(gè)系統(tǒng)要求：更小的外形尺寸和更高的功率轉(zhuǎn)換效率。

AMGesmc

由于負(fù)載點(diǎn)電源模塊主要由PWM控制器、柵極驅(qū)動(dòng)器、高側(cè)MOSFET和低側(cè)MOSFET組成，因此電源設(shè)計(jì)人員可以采用兩種方法來(lái)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(dòng)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(dòng)器，或全集成解決方案；二是采用更高的開關(guān)頻率來(lái)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(huì)增加而降低功率效率。 一般來(lái)說(shuō)，如果要求的輸出電流小于10A，控制器、驅(qū)動(dòng)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(fù)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(dá)到95%。這二種解決方案在沒(méi)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(dòng)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(dòng)器和高低側(cè)MOSFET做在一起，因?yàn)檫@可實(shí)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(jí)業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理劉學(xué)超說(shuō)。 德州儀器(TI)最近推出了一款可在25A電流下實(shí)現(xiàn)超過(guò)90%高效率的同步MOSFET半橋，其占位面積僅為同類競(jìng)爭(zhēng)功率MOSFET器件的50%。這一全新CSD86350Q5D功率模塊通過(guò)高級(jí)封裝技術(shù)將2個(gè)非對(duì)稱NexFET功率MOSFET進(jìn)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(dá) 1.5 MHz的開關(guān)頻率生成高達(dá)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(shí)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(tái)式機(jī)與筆記本電腦、基站、交換機(jī)和路由器的高電流負(fù)載點(diǎn)(POL)電源應(yīng)用。

AMGesmc

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(huì)相應(yīng)降低。” CSD86350Q5D功率模塊的主要特性與優(yōu)勢(shì)包括：1）5毫米×6毫米SON外形僅為兩個(gè)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(shí)現(xiàn)超過(guò)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(wú)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(jiǎn)化布局，因?yàn)镚ND可直接放在PCB上。此外，它可以用任何TI驅(qū)動(dòng)器或PWM控制器驅(qū)動(dòng)。 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(shuō)：“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(lái)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(guò)TI及其授權(quán)分銷商進(jìn)行訂購(gòu)。此外，樣片與評(píng)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(gè)封裝尺寸僅為5×5mm QFN的20A、27V單片MOSFET半橋，它將柵極驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)20A的連續(xù)輸出電流，效率高達(dá)95%。 柵極驅(qū)動(dòng)器和高低側(cè)MOSFET的集成可產(chǎn)生更高的效率，因?yàn)檫@可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的死區(qū)時(shí)間控制和最佳地減少寄生電感。MP86981單片解決方案可實(shí)現(xiàn)每相高達(dá)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(gè)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(gè)雙柵極驅(qū)動(dòng)器和高低側(cè)MOSFET，以提供一個(gè)高效率的DC-DC同步降壓功率級(jí)。它可用來(lái)實(shí)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(tái)式PC應(yīng)用市場(chǎng)。 AOZ5006采用了AOS專有的最新溝道MOSFET技術(shù)來(lái)在開關(guān)和導(dǎo)通損耗之間實(shí)現(xiàn)一個(gè)最佳的平衡。與此同時(shí)，它還利用AOS先進(jìn)的封裝技術(shù)來(lái)進(jìn)一步改善效率和熱性能。在一個(gè)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(shí)達(dá)到超過(guò)90%的效率。與TI的NexFET模塊性能相當(dāng)接近。 “AOZ5006可滿足高端計(jì)算應(yīng)用不斷上升的功率密度要求，而且整個(gè)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(yíng)銷總監(jiān)Song Qu說(shuō)，“此外，柵極驅(qū)動(dòng)器和MOSFET之間的寄生電感也降到了最小，從而允許高達(dá)1MHz的開關(guān)頻率和更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)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(shí)的單價(jià)為2.85美元。

相關(guān)閱讀：
• 士蘭微電子推出內(nèi)置高壓MOSFET電流模式PWM+PFM控制器
• 以分立式解決方案50%的尺寸，實(shí)現(xiàn)最高性能的NexFET功率模塊
• 功率模塊：可再生能源市場(chǎng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存？AMGesmc