电源技术中的构建块状易于封装的电源供电设计
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资源说明:随着单片脉宽调制(PWM)控制器在70年代早期打开电源供电设计中单片IC的大门,基于晶格的HEXFET结构在二十世纪70年代后期为功率场效应管打开了新的天地。同时,它们开始从AC/DC和DC/DC转换器的设计和加工转型,开关模式电源(SMPS)替代线性电压稳压器成为主流应用。  PWM控制芯片的开发者20多年来一直利用CMOS工艺的优点,但其前景正在发生改变,更高的集成度伴随着更大的性能已经开始向带有更少器件的更高效率和功率密度转变。目前,功率场效应管供电器已经包括了结构性的改善,这些优点奇迹般地促进了场效应管在微小的封装中以更高的频率和效率提高功率处理能力。  为了进一步简化电源的设计和加工 电源技术的发展历程与创新 电源技术的演进可以追溯到20世纪70年代,当时单片脉宽调制(PWM)控制器的引入开创了电源供电设计的新纪元,使得集成电路(IC)在电源领域得到广泛应用。在此基础上,二十世纪70年代后期,基于晶格的HEXFET结构为功率场效应管(Power MOSFET)的设计带来了革命性变革,推动了AC/DC和DC/DC转换器从传统的线性电压稳压器向开关模式电源(SMPS)的转变。SMPS因其高效和紧凑的特性,逐渐成为电源设计的主流。 PWM控制芯片的发展与CMOS工艺的结合,使得电源设计的集成度不断提高,性能也随之增强。随着技术的进步,功率场效应管的封装和性能得到了显著提升,能够在更小的封装内实现更高的工作频率和效率,处理更多的功率。这得益于功率场效应管内部结构的优化,使其在微小尺寸下仍能保持高性能。 为了进一步简化电源设计和制造流程,电源模块化成为趋势。场效应管驱动器和PWM控制器被整合到单一封装内,与专用功率场效应管和特定参数的无源器件共同构成完整的功能模块。这种多芯片模块化设计允许设计师快速构建定制化的DC/DC转换器,减少设计时间和提高功率密度。通过优化布局,这些模块能有效抑制寄生噪声和开关损耗,降低了对外部元件选择和布局的复杂性。 然而,单片集成方案虽然诱人,但受限于当前技术,如片上功率开关的额定电流较低,以及集成驱动器和低电流场效应管的PWM控制器的成本和复杂性。因此,许多设计仍然倾向于使用分立式元件和专用芯片,以实现更高的性能和电流承载能力。 国际整流公司(IR)的iPOWIR技术引领了这种集成解决方案的潮流。通过内部优化的功率器件和无源器件布局,iPOWIR组件只需要少量外部元件即可实现高电流、高效率的同步DC/DC转换器。这种技术在多相解决方案中尤其有用,比如在Intel和AMD的高性能微处理器供电设计中,简化了系统设计并缩短了开发时间。 以四相80A DC/DC转换器为例,传统设计需要大量匹配的场效应管、驱动器和无源元件,而基于iPOWIR的功率块通过单个封装集成所有必要元件,减少了设计的复杂性,提高了效率和瞬态响应。在AC/DC前端,HEXFET功率场效应管与双模电压和电流控制器的集成封装,使得在有限空间内实现高效高功率输出成为可能。 电源技术的发展不仅体现在单片集成度的提高,还在于封装技术和模块化设计的进步,这些创新简化了电源设计,提升了效率,同时满足了高功率密度和低成本的需求。未来,随着新材料和新工艺的不断突破,电源技术将会有更多令人期待的进展。
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