如何使你的电源设计小型化？

小型化一直是电子行业普遍存在的主题，对电源尤其重要。电源的质量通常以单位体积的功率表示。本文讨论了一些有助于实现小型化的电源设计注意事项。

尽量减少外部组件的数量

电源通常由至少一个半导体和无源外部组件组成，例如电感器、电容器和一些电阻器。将组件数量减少到图 1所示的数量是缩小整体电源尺寸的第一步。

如果需要其他功能，例如可调输出电压或可调软启动时间，则会增加无源元件的数量，从而增加整体解决方案的空间要求。图 1中的电路是一个开关型降压转换器示例，所需的无源元件数量最少。

图1. 带有DC-DC芯片和无源元件的经典开关稳压器  

最小化外部组件的尺寸

对于尽可能小的输出电容器和电感器尺寸，开关稳压器IC 必须具有尽可能高的开关频率。输出电压的电压纹波主要与外部元件的值呈线性关系，因此也与外部元件的大小呈线性关系。例如，如果开关频率加倍，则对于相同的输出电压纹波，所需的电感值减半。这允许更小的设计。

图2显示了LTC3307A开关稳压器的空间要求。由于 3 MHz 的高开关频率，可以使用小型电感器。

图2

最小化开关稳压器 IC 的尺寸

以ADI的 LTC33xx 为例，这是开关型降压型电压转换器，这些转换器以高达 5MHz 的高开关频率进行转换。例如，LTC3315A已针对空间受限的应用进行了优化。它是一个双通道转换器，具有两个通道，每个通道可在1.64- × 1.64-mm 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 中提供 2 A 的输出电流（图3）。

图3. 尺寸为 1.64 ×1.64 mm 的双降压稳压器 IC 的封装外形

另一个例子是 MAX77324 单通道降压开关稳压器。它的最大输出电流为 1.5 A，采用 1.22 × 0.85 mm 外壳。图 4显示了MAX77324 封装尺寸。

图4. 采用极小封装的开关稳压器

通过集成电感减小尺寸

减小电源电路尺寸的另一种方法是将电感器与开关稳压器IC 结合使用。这种组合称为模块。通过允许将电感器放置在半导体IC 上，集成可以减少边缘长度。

另一个小型化障碍也可以通过使用模块中的电感器作为热导体和散热器来克服。通过将电感器正确连接到功率模块内的硅片，可以非常好地消散来自芯片的热量。特别是对于具有高输出电流的小型开关稳压器IC，散热正成为一个更大的问题，因为硅芯片不能在最高允许工作温度以上使用。

有许多方法可以使用创新技术来减小电源的尺寸。这个简短的电源管理技巧涵盖了其中的一些。小型化带来了额外的间接优势，例如由于更小的电路板空间要求而降低了成本，可以构建具有更高功能并因此获得更大收益的技术设备，以及由于更小和更轻的电子设备而降低了运输成本。

审核编辑 ：李倩