小型化一直是電子行業(yè)普遍存在的主題，對于電源尤其重要。電源的質(zhì)量通常以每體積的功率表示。本文討論了有助于實(shí)現小型化的幾個(gè)電源設計考慮因素。

化外部元件的數量

電源通常由至少一個(gè)半導體和無(wú)源外部元件（如電感器、電容器和幾個(gè)電阻器）組成。將元件數量減少到圖1所示是減小整體電源尺寸的步。

 
圖1.具有半導體和無(wú)源元件的經(jīng)典開(kāi)關(guān)穩壓器。

如果需要其他功能，例如可調輸出電壓或可調軟啟動(dòng)時(shí)間，則無(wú)源元件的數量以及整體解決方案的空間要求也會(huì )增加。圖1中的電路是一個(gè)開(kāi)關(guān)模式降壓轉換器的示例，所需無(wú)源元件數量少。

化外部組件的尺寸

對于盡可能小的輸出電容和電感器尺寸，開(kāi)關(guān)穩壓器IC必須具有盡可能高的開(kāi)關(guān)頻率。輸出電壓的電壓紋波主要與外部元件的值和尺寸呈線(xiàn)性關(guān)系。例如，如果開(kāi)關(guān)頻率加倍，則對于相同的輸出電壓紋波，所需的電感值將減半。這允許更小的設計。圖 2 示出了 LTC3307A 開(kāi)關(guān)穩壓器的空間要求。由于開(kāi)關(guān)頻率高達3 MHz，因此可以使用小型電感器。

 
圖2.開(kāi)關(guān)模式電壓轉換器對3 A輸出電流的空間要求。

化開(kāi)關(guān)穩壓器IC的尺寸

ADI公司的LTC33xx平臺由開(kāi)關(guān)模式降壓型電壓轉換器組成，該轉換器以高達5 MHz的高開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行轉換。通過(guò)該平臺提供的產(chǎn)品專(zhuān)為各種應用而設計。LTC3315A 專(zhuān)為空間受限的應用而優(yōu)化。它是一款具有兩個(gè)通道的雙通道轉換器，每個(gè)通道可在尺寸僅為 1.64 mm × 1.64 mm 的晶圓級芯片級封裝 （WLCSP） 中提供 2 A 輸出電流。MAX77324也值得注意。這款單通道降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器的輸出電流為 1.5 A，外殼尺寸為 1.22 mm × 0.85 mm。圖3所示為MAX77324封裝尺寸。

圖3.采用極小封裝的開(kāi)關(guān)穩壓器。

圖4.尺寸為 1.64 mm × 1.64 mm 的雙降壓穩壓器 IC 的封裝外形。

通過(guò)集成電感器縮小尺寸

減小電源電路尺寸的另一種方法是將電感與開(kāi)關(guān)穩壓器IC組合在一起。這種組合稱(chēng)為模塊。通過(guò)集成，可以將電感器放置在半導體IC上，從而縮短邊緣長(cháng)度。另一個(gè)小型化障礙也可以通過(guò)使用模塊中的電感器作為熱導體和散熱器來(lái)克服。通過(guò)將電感器與功率模塊內的硅正確連接，半導體的熱量可以很好地散發(fā)。特別是對于具有高輸出電流的小型開(kāi)關(guān)穩壓器IC，由于硅不能在允許工作溫度以上使用，因此散熱正成為一個(gè)更大的問(wèn)題。

有許多方法可以使用創(chuàng )新技術(shù)減小電源的尺寸。這個(gè)簡(jiǎn)短的電源管理技巧涵蓋了其中的一些。小型化帶來(lái)了額外的間接優(yōu)勢，例如由于較小的電路板空間要求而降低了成本，構建具有更高功能的技術(shù)設備的可能性，從而獲得了更大的收益，以及由于更小更輕的電子設備而降低了運輸成本。