簡介

更高效、更緊湊，這是快節(jié)奏的電子世界對電源解決方案提出的日益增長的需求。在電源技術(shù)進(jìn)步的同時，工程師們不斷尋求簡化設(shè)計、減少占板空間并加快開發(fā)過程的方法。MPS 提供了極為廣泛的電源模塊產(chǎn)品組合，并將功率級、控制環(huán)路和電感集成在單個 SMD 封裝中（見圖 1），滿足了設(shè)備對電源不斷增長的高要求。

圖1: MPS電源模塊

本文探討集成型電源模塊相對于傳統(tǒng)分立 DC/DC 電源具有的諸多優(yōu)勢。

簡化設(shè)計并減少占板空間

通過集成功率級、控制環(huán)路和電感，MPS 電源模塊能夠提供無可比擬的功率密度。利用MPS 專有 MeshConnectTM 技術(shù)，變換器、電感和其他無源元件可以直接放置在引線框架上，實現(xiàn)更佳散熱能力、更高可靠性和更低的寄生電感。這大大簡化了設(shè)計，并有效縮短了設(shè)計時間和迭代周期。 MPS 電源模塊集成了自舉 (BST) 電容、VCC 去耦電容、輸入去耦電容和反饋電阻分壓器等無源元件。設(shè)計人員可以專注于設(shè)計系統(tǒng)的高級別部分，而省去分立元件的選擇與優(yōu)化步驟。集成無源元件不僅可以簡化流程并降低BOM數(shù)量，同時還解決了元件兼容性問題和元件采購的麻煩。此外，MPS 電源模塊都經(jīng)過預(yù)驗證，可省去對單個元件進(jìn)行大量測試和驗證的需要，這無疑可加速電子產(chǎn)品的上市時間。 采用MPS多輸出電源模塊（如 MPM38111 ）可以提高功率密度；而采用能夠提供兩個或更多獨立控制輸出的模塊（如兩個 MP2152 ），則可以減少所需的輸入電容數(shù)量并縮小整體電路板尺寸（見圖 2）。

圖 2：尺寸比較：雙輸出電源模塊和具備兩個單通道的分立系統(tǒng)

除了簡化設(shè)計流程以外，MPS 電源模塊還提供了相比分立替代方案占用空間更小的緊湊型解決方案。針對空間受限應(yīng)用，設(shè)計人員可以設(shè)計更小、更便攜的設(shè)備。而且，集成組件優(yōu)化了電路板布局，減少了寄生元件，并提高了整體系統(tǒng)性能。

借助 MeshConnectTM 技術(shù)，MPS 電源模塊可以在非常緊湊的封裝中提供大電流。例如 MPM3864，這是一款采用 ECLGA-19（3mmx3mmx1.85mm）封裝的 6A 電源，它非常適合光功率模塊或手持計算設(shè)備等空間受限應(yīng)用。

圖 3：用于光模塊的MPM3864 示例

提高設(shè)計靈活性

隨著系統(tǒng)的復(fù)雜性增大，電源樹的設(shè)計也越來越耗時，因為電源軌數(shù)量不斷增加、電壓調(diào)節(jié)要求越來越嚴(yán)苛，而負(fù)載電流的瞬變也不斷加劇。所有這些變化都意味著需要更加精細(xì)的調(diào)節(jié)。MPS 電源模塊能夠幫助工程師利用模塊中內(nèi)置的數(shù)字通信接口快速完成微調(diào)。利用 MPS 的 Virtual Bench Pro 軟件，設(shè)計人員可以輕松更改輸出電壓 (VOUT)、開關(guān)頻率 (fSW)以及保護(hù)閾值等參數(shù)，還可以調(diào)整一些高級參數(shù)來微調(diào)操作，例如消隱時間、補償環(huán)路增益和斜率補償斜坡電壓等（見圖 4）。

圖 4：利用MPS 的 Virtual Bench Pro 輕松配置數(shù)字設(shè)備

MPM3698 是一款雙輸出電源模塊，它采用 BGA（15mmx30mmx5.18mm）封裝，總電流高達(dá) 120A。該器件可以為高端 FPGA 和 ASIC 的核心軌供電；它同時配備了先進(jìn)的控制環(huán)路，允許設(shè)計人員通過數(shù)字接口調(diào)整控制環(huán)路的方方面面。

MPS模塊還可以通過有源電壓定位 (AVP)等非線性控制方法來優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。除了提供輸入電壓 (VIN)、輸出電壓（VOUT）、輸入電流 (IIN)和器件溫度的精確遙測之外，還提供SVID 和 AVSBus 等高級通信協(xié)議的配置。

高級控制方法：恒定導(dǎo)通時間 (COT) 控制

MPS 電源模塊通常都提供恒定導(dǎo)通時間 (COT) 控制，非常適合在微控制器單元 (MCU) 和高功率片上系統(tǒng) (SoC) 之間實現(xiàn)數(shù)字負(fù)載供電。COT 控制通過固定開關(guān)周期的導(dǎo)通時間來改善電源轉(zhuǎn)換及瞬態(tài)響應(yīng)，從而實現(xiàn)根據(jù)負(fù)載要求來改變 fSW。

瞬態(tài)響應(yīng)的顯著改善主要基于以下兩個因素：

1.控制環(huán)路的運行與時鐘信號無關(guān)；

2.變換器可以提高 fSW 以更快將能量傳輸至輸出。

與傳統(tǒng)控制方法相比，COT 控制在突發(fā)負(fù)載電流瞬變期間，VOUT 受到的影響較小。圖 5 顯示了電流模式控制和 COT 控制的比較。

圖 5：電流模式控制與 COT 控制的比較

COT 控制還有另一個優(yōu)勢，即在負(fù)載突降期間（例如當(dāng) MCU 進(jìn)入睡眠模式時），變換器的 fSW 會大大降低。這種控制可以在輕載條件下實現(xiàn)更高的效率，而無需通過時鐘信號進(jìn)行切換或進(jìn)入跳頻模式 (PSM)。

電源模塊在工業(yè)應(yīng)用中的EMI優(yōu)化

將整個變換器集成到單個封裝中必然導(dǎo)致更小的開關(guān)節(jié)點，繼而降低電磁干擾 (EMI)。這對器件滿足電磁兼容性 (EMC) 標(biāo)準(zhǔn)非常重要。此外，集成型電源模塊的緊湊封裝特性有助于縮小熱環(huán)路，從而最大限度地減小環(huán)路面積并減輕EMI 影響。穩(wěn)健的抗 EMI 設(shè)計可確保器件在各種環(huán)境中都可靠的運行（見圖 6）。

圖 6：采用 MPS 電源模塊可縮小開關(guān)節(jié)點和熱環(huán)路尺寸

MPS 還提供符合 CISPR25 等標(biāo)準(zhǔn)的 EMC 預(yù)合規(guī)電源模塊。

結(jié)語

帶集成電感的電源模塊有很多優(yōu)勢，包括簡化設(shè)計、減少占板空間、縮短開發(fā)時間和降低 EMI等。隨著電子行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，采用集成型電源模塊等創(chuàng)新解決方案對于在競爭中脫穎而出愈顯重要。在實現(xiàn)更高效、更緊湊的電源設(shè)計這條路上，集成基本電源組件標(biāo)志著一項重大進(jìn)展。

通過提供各種緊湊型、簡單易用的電源模塊，MPS正引領(lǐng)市場向集成型電源組件轉(zhuǎn)變。MPS的多輸出 電源模塊產(chǎn)品輸出電流范圍從 1A 以下到100A以上不等，輸入電壓范圍也從 6V 以下到72V以上不等，強(qiáng)大的產(chǎn)品組合能夠幫助您加快開發(fā)流程并簡化電源設(shè)計。