亚博棋牌游戏Allegro Microsystems的Clearpower模块应对设计师的最艰巨挑战
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Allegro Microsystems工程总监John Bazinet亚博棋牌游戏
本·韦斯特（Ben 亚博尊贵会员West亚博棋牌游戏
每个系统设计师在电力电子设备方面都必须面对的基本真理。首先，大多数项目将需要多轮设计，仿真和试验才能通过EMI（电磁干扰）的严格限制。其次，有一个问题引入EMI组件将降低系统效率并增加成本和解决方案尺寸。后一个点特别相关，因为对于电源解决方案而言，董事会空间通常很少，因此使用大型，经过验证的解决方案的选择不再有效。最后，热环境通常会比预期的要糟。
幸运的是，在这种情况曾一度远远不足的地方，集成电路设计的最新发展，系统集成和包装正在减轻电源设计师的负载。实际上，现在可以始终如一地提供高质量的设计，这些设计通过CISPR 25类5或EN 55025的严格限制，同时减少总体溶液尺寸并管理热耗散。
亚博棋牌游戏Allegro Microsystems的Clearpower模块的产品系列（采用包装中的系统”方法提供了设计师一直在寻求一段时间的答案。Clearpower模块容纳高性能开关电源或紧凑型套件中LED驱动器的所有主要元素，从而大大简化了设计完整的电源解决方案的任务。
最近开发的ClearPower模块的一个示例是Allegro的APM80900（图1），该模块旨在用于LED照明应用。亚博尊贵会员功率电感器，关键旁路电容器和高级切换调节器IC在一个仅测量4×6×2 mm的信封中共包装，而可路由的基板技术则用于将各种子组件连接在一起，并将其连接到外部世界中。
通过在紧密范围内共同将这些关键的功率阶段组件共同列出，促进EMI的高电流开关路径降低了10倍。此外，通过直接集成和创新的IC设计，总体大小可以降低70％。常规解决方案。
亚博棋牌游戏Allegro Microsystems的Clearpower模块具有MIS（模制互连基材）可路由的铅框件包，并具有传统QFN解决方案的外观和感觉。将这项技术与行业标准QFN足迹与可润湿的侧面相结合，可确保在最严格的汽车运营温度下可靠的操作。
尽管通过功率模块，开发将通过EMI限制的可行动力解决方案的任务变得更加容易，但获得高性能需要一种整体方法来设计模块本身。这项工作涉及将IC设计，包装技术和被动组件集成结合在一起，以实现所需的EMI，热性能和尺寸。
专门的包装和芯片设计技术使清晰的功率模块可以实现出色的热耗散特性。该因素至关重要，因为IC和电感器都是热源，并且被包裹在同一紧凑的包装中。值得注意的是，将多层可路由包装技术部署在ClearPower模块中，而传统的单层铅框架是不可能的，它允许创建连接和组件间距，从而最大程度地提高热耗散。The routable inner layer(s) of the module package is used to make contact with the IC and passive components, while the module’s heat-generating areas (power switches and inductor) are connected through vias, providing an efficient way to channel heat from the package interior to its large, exposed power pads.
Flip-Chip IC技术通常用于降低与粘结线相关的电阻和电感。仅一个翻转芯片连接（称为颠簸）的电感比传统的粘结线少20倍。结果，可以使用多个凸起来连接到每个高功率节点，从而产生无可估量的总电感。翻转芯片颠簸还会降低导致EMI的任何高频振铃，并且与常规键合的产物相比，可以减少功率耗散。
除了这些先进的包装技术外，基于清除功率模块的调节器（包括AMP80900）使用与常规切换调节器相同的技术来进一步减少EMI。一种方法是扩展频谱调制，该方法略微调节转换器的开关频率。在这里，能量分布在更广泛的频率范围内，以减少噪声能量的峰值。减少EMI的另一种有效方法是减少开关转交损耗。ClearPower模块的设计和配置为最小化此类损失。
一旦电源设计经历了初期阶段，EMI就会在特殊的测试实验室中进行评估，通常导致深夜，强调的工程经理和不便的晚期设计修改。由于通常会按小时收取EMI实验室时间，因此设计团队有责任快速达到可行的EMI解决方案。该需求导致用于平息EMI的任何数量的非理想溶液，包括金属盾牌，被动责备和公共模式输入窒息。这些额外的被动剂增加了成本，增加了整体规模并降低了系统效率，从而导致更高的散热。
明确权力模块的承诺是，不再需要采取这些绝望的措施。如今，CISPR 25符合5级的解决方案可以以更少的精力提供。为了证明这一点，图2中显示了模块解决方案和常规对应物之间的类似比较。这两种设计都采用相同的输入过滤器，并以2.5 MHz的速度开关。请注意，模块的设计通常非常靠近测量系统的噪声底，并且比传统设计表现出大得多的噪声。
除了EMI的问题外，减少电源解决方案信封和板上的轮廓是一个持续的挑战。尽管每种类型的电子组件都需要电源来执行其功能，但此概念通常在此过程中发生，并且很少受到关注。将电源视为事后的想法意味着将无法实现最佳设计，从而促进许多系统问题。Allegro的ClearPower模块是可行的解决方案，可提高性能并简化设计。此外，通过减少外部组件，集成磁化功能并使用旨在承受最严重的汽车运营温度范围的定制功率包装，清除功率模块可以将总体解决方案尺寸降低高达70％，如图3所示。
最终，随着越来越多的系统无线连接或集成到较小的空间中，有可能干扰其他设备的潜力，因此EMI缓解是一个越来越大的挑战。Allegro微型系统的ClearPower模块亚博棋牌游戏为解决这些困难的EMI挑战提供了快速，有效和可靠的解决方案。此外，ClearPower模块降低了研发时间和成本，并简化了材料清单，而电源解决方案所需的PCB区域则大大减少，为更多增值功能留出了空间。简而言之，功率模块越来越成为主流，并在系统开发人员的整体成本效益计算中有利。