电源模块通常集成了经高水平应力测试的屏蔽电感器,有助于抑制辐射噪声,从而减少污染附近其他敏感电路的可能性。
较新的DC/DC稳压器采用德州仪器(TI)的HotRod™封装技术。图4比较了HotRod封装技术和标准的线焊方形扁平无引脚(QFN)封装。
图 4:HotRod封装技术
这种封装技术消除通常用于将芯片焊盘连至引线框架的封装接线,使用具有小焊接凸块的铜柱。没有封装接线,寄生电感减少并进一步有助于减轻EMI。
频率同步
EMI是降压稳压器开关作用的产物,这意味着开关频率(FSW)对于保持低电磁干扰非常重要。在多个降压稳压器为各种轨道供电的系统中,可能存在来自这些不同开关频率相互之间的干扰作用的拍频。由于拍频可在随机频率发生且其谐波也不可预测,因此在复杂的仪器系统中减轻电磁干扰极具挑战性。
为帮助解决此问题,TI LMZM33603和LMZM33606等电源模块配备了频率同步输入引脚,可使系统中的所有降压稳压器以一个公共频率进行切换。此功能不仅有助于避免拍频,还能将FSW谐波保持在已知频率。接着,设计一个减轻EMI的输入滤波器变得更加容易。图5所示为使用LMZM33606电源模块的典型原理。
图 5: 5 V输出的典型原理图
小型解空间中的高效率要求
台式仪表设备使用较小的机箱,这可能导致空间受限的系统。这些机箱可能小于3U,通常为半机架宽度。具有集成系统模块的PXIe机箱的示例可仅具有五个插槽:三个混合,两个PXIe。
在这种空间受限的环境中,电源模块成为实用的选择。在适用时,使用它们可大大减少空间限制并缩短产品上市时间。图6中的电源树所示为可用于台式PXIe机箱中的背板电源的电源模块和分立稳压器。
图 6:台式PXIe机箱的电源树示例
由于负载电流限制,电源模块可能无法为所有电压轨供电。在需要更多电流功能的系统中,您必须选择其他设备。德州仪器的WEBENCH®工具是了解更多有关其他器件和获取设计原理图,以及诸如效率、物料清单(BOM)大小和BOM成本等重要参数的一个好方法。
表1比较了TI功率模块(LMZM33606和LMZM33602)和集成稳压器(LM73606和LMR33620)。如您所见,在设计中实现电源模块时可节省相当大的空间。操作效率在没有任何可感知的变化时,空间得以节省。
表 1:DC/DC稳压器与电源模块的比较