亚博棋牌游戏Allegro Microsystems的ClearPower模块解决了设计师面临的最大挑战

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John Bazinet，Allegro Microsystems工程总监Jo亚博棋牌游戏hn Bazinet
Ben West，A亚博尊贵会员pplications Engineering Section Lead，Al亚博棋牌游戏legro Microsystems

有根本的真理，每个系统设计师必须在电力电子设备时面临。首先，大多数项目需要多轮设计，仿真和试验，以通过EMI（电磁干扰）严格限制。其次，介绍EMI组件的问题将降低系统效率并增加成本和解决方案尺寸。后一点特别相关，因为电源解决方案通常保留了很少的板空间，因此使用大型证明解决方案的选项不再有效。最后，热环境通常比预期更糟糕。

幸运的是，这种情况次数少缺乏急路，近期集成电路设计的发展，系统集成和包装正在为推动力设计师的负载供应。事实上，现在可以始终如一地提供通过CISPR 25级或EN 55025的严格限制的高质量设计，同时还原整体解决方案尺寸和管理热耗散。

亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems的Clearpower模块产品系列产品，采用“包装”方法，提供了设计人员一段时间的答案。ClearPower模块在紧凑的包装中铺设了高性能开关电源或LED驱动器的所有主要元素，显着缓解了设计完整电源解决方案的任务。

最近开发的ClearPower模块的一个例子是Allegro的APM80900（图1），用于LED照明应用。亚博尊贵会员功率电感器，临界旁路电容和先进的开关稳压器IC在仅衡量仅4×6×2mm的信封内，而使用可路由的基板技术将各种子组件连接在一起，以及到外部世界。

通过将这些关键功率级部件共同定位在密切的范围内，促销EMI的高电流开关路径减少了10倍。另外，通过直接集成和创新的IC设计，总体尺寸可达70％较少常规解决方案。

亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems的Clearpower模块具有MIS（模压互连基板）可路由引线框架，具有传统QFN解决方案的外观和感。将该技术与可湿性侧翼的行业标准QFN足迹相结合，可确保汽车工作温度最严苛的可靠运行。
虽然开发一个可行的电源解决方案，将通过EMI限制的任务已经变得更加容易的功率模块，实现高性能要求模块本身的整体设计方法。这项工作涉及集成电路设计、封装技术和无源元件集成，以实现所需的EMI、热性能和尺寸。

专用封装和芯片设计技术允许Clearpower模块实现出色的热耗散特性。该因素是关键的，因为IC和电感器都是热源，并且被包裹在相同的紧凑型封装内。值得注意的是，在ClearPower模块内部署多层可路由包装技术，该技术是不可能与传统的单层引线不可能的，允许建立连接和组件间隔，从而最大限度地耗散散热。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.

倒装芯片IC技术通常用于降低与粘合线相关的电阻和电感。只需一个倒装芯片连接（称为凸块）的电感大约在传统的粘合线的20倍左右。结果，可以使用多个凸块来连接到每个高功率节点，产生不可估量的总电感。倒装芯片凸起也降低了导致EMI的任何高频振铃，并且与常规粘合产品相比，用于降低功耗。

除了这些先进的包装技术外，基于明确的模块的稳压器（包括AMP80900）还使用许多相同的技术作为传统的开关调节器，以进一步降低EMI。一种方法是扩频调制，略微调制转换器的开关频率。这里，能量在更宽的频率范围内展开以减少噪声能量峰值。另一种减少EMI的有效方法是减少开关的开启损耗。ClearPower模块是独特的设计和配置，以最大限度地减少这种损失。

一旦电源设计经历了初始阶段，EMI在特殊的测试实验室评估了EMI，通常导致深夜，强调工程管理人员和不方便的后期设计修改。随着EMI实验室时间通常在小时内收取，在设计团队中努力快速到达可行的EMI解决方案。这种需求导致任何数量的非理想解决方案用于Quell EMI，包括金属屏蔽，被动缓冲器和共模输入扼流圈。这些额外的无源增加了成本，提高整体尺寸并降低系统效率，导致散热较高。

Clearpower模块的承诺是，对这些有点绝望的措施不再有必要。今天，可以减少努力提供CISPR 25级兼容解决方案。为了证明这一点，模块解决方案和传统对应物之间的类似比较图2.两个设计都采用相同的输入滤波器并在2.5 MHz处开关。注意，模块设计通常非常接近测量系统的噪声底板，并且比传统设计的噪声相当较少。

与EMI担忧一起，减少电源解决方案信封和董事会的配置文件是一个持续的挑战。虽然每种类型的电子元件都需要电源来执行其功能，但这种概念通常会发生在过程中很晚，并且很少受到关注。将电源视为事后的事项是指不实现最佳设计，促进许多系统问题。Allegro的ClearPower模块是可行的解决方案，可提高性能和简化设计。此外，通过减少外部部件，整合磁性和使用设计用于承受最严苛的汽车操作温度范围的定制电源包装，清零模块可以将整体解决方案尺寸降低至70％，如图3所示。

最终，随着更多系统无线连接或集成到较小的空间中，EMI缓解是一种越来越大的挑战，其中较高的潜力会干扰其他设备。Allegro Microsystems的Cle亚博棋牌游戏arPower模块提供了一种快速，有效可靠的解决方案，可解决这些困难的EMI挑战。此外，ClearPower模块可降低R＆D的时间和成本，并简化材料清单，而电源解决方案所需的PCB区域显着降低，留下空间以获得更多增值功能。简而言之，电力模块正变得越来越多地主流，并在系统开发人员的整体成本效益计算中比较。