電源模塊的封裝類型及其獨(dú)特優(yōu)勢解析

在設(shè)計(jì)系統(tǒng)功率級(jí)時(shí)，可以選擇低壓降穩(wěn)壓器 (LDO) 或開關(guān)穩(wěn)壓器等各種器件來調(diào)節(jié)電源的電壓。當(dāng)系統(tǒng)需要在不超過特定環(huán)境溫度的情況下保持效率時(shí)，開關(guān)穩(wěn)壓器是合適的選擇，而電源模塊則更進(jìn)一步，在開關(guān)穩(wěn)壓器封裝中集成了所需的電感器或變壓器。

電源模塊可以采用多種形式：嵌入式 Micro System in Package (μSiP)、引線式、Quad Flat No lead (QFN) 或我們?nèi)碌?MagPack? 封裝技術(shù)。每種封裝類型都有可優(yōu)化性能特性的規(guī)格，如效率、散熱、電磁兼容性和解決方案尺寸。本文將重點(diǎn)介紹每種封裝類型的一些特性以及它們滿足哪些應(yīng)用要求。

嵌入式 μSiP

采用 μSiP 封裝的模塊將轉(zhuǎn)換器集成電路 (IC) 嵌入基板內(nèi)部，并在頂部安裝一個(gè)電感器和一些無源器件。嵌入到基板中時(shí)，轉(zhuǎn)換器 IC 不會(huì)占用任何額外空間，因此采用 μSiP 封裝的模塊對于布板空間有限的應(yīng)用非常有用。如圖 1 所示，TPSM83100 是一款 5.5V、1W 降壓/升壓模塊，可提供雙向電流工作模式以支持備份解決方案，采用 2.5mm x 2.0mm x 1.2mm μSiP 封裝。

圖 1: TPSM83100 的 μSiP 封裝圖

引線式

引線式封裝包括一塊位于兩個(gè)銅引線框之間的 IC，并在頂部放置無源器件。這些封裝是大多數(shù)電源設(shè)計(jì)人員所習(xí)慣的封裝，使布局更加直觀?？梢娨€可確保封裝具有彈性，因?yàn)槠淇梢詫?shí)現(xiàn)很高的焊接完整性且易于調(diào)試。該封裝類型可提供約 8mm 的爬電間隙，從而確?？煽啃?。

QFN

QFN 模塊是用扁平焊盤代替引線與電路板進(jìn)行連接的封裝的統(tǒng)稱。QFN 模塊具有高功率密度和強(qiáng)大的性能特性，因此是適合許多應(yīng)用的通用選擇。QFN 模塊系列有兩種常用的封裝配置：印刷電路板 (PCB) 基板上的開放式框架模塊和引線框上的超模壓模塊。

超模壓 QFN 封裝是采用傳統(tǒng)銅引線框技術(shù)的熱增強(qiáng)型塑料封裝。在 TI 最新的超模壓 QFN 模塊(如 TPSM64406)中，如圖 2 所示，將 IC 和無源器件直接放在引線框頂部可以提高電氣性能和熱性能，這是傳統(tǒng)引線式封裝所無法比擬的。這款 36V 的模塊提供雙路 3A 輸出或單路可堆疊 6A 輸出，具有非常適合噪聲敏感型應(yīng)用的對稱高頻輸入旁路電容器。

圖 2: TPSM64406 的超模壓 QFN 封裝圖

開放式框架 QFN 模塊將開關(guān)元件和無源器件集成到 PCB 基板上，無需通過超模壓技術(shù)將它們壓入到塑料外殼中。跳過此步驟可讓設(shè)計(jì)人員將散熱器直接添加到外露的電感器上，從而實(shí)現(xiàn)更好的散熱。開放式框架封裝對尺寸的限制較小并且不易過熱，因此它們的額定輸出電流比其他模塊封裝更高，這對于企業(yè)計(jì)算等高耗能應(yīng)用非常有用。

MagPack 技術(shù)

MagPack 封裝技術(shù)是 TI 最新的電源模塊封裝類型。這些模塊利用我們特有的集成磁性封裝技術(shù)，無需依賴第三方電感器。除了具有比前幾代產(chǎn)品更高的功率密度外，這些模塊(如 TPSM82816)還具有更好的導(dǎo)熱性和更低的電磁干擾。要了解有關(guān) MagPack 技術(shù)的更多信息，請閱讀技術(shù)文章“MagPack? 技術(shù)：新款電源模塊的四大優(yōu)勢可幫助您在更小的空間內(nèi)提供更大的功率”。

圖 3 TPSM82816 的 MagPack 封裝圖

結(jié)語

由于電源模塊的多種性能特性，電源模塊是電源設(shè)計(jì)人員的理想選擇，與分立式解決方案和 LDO 相比具有許多優(yōu)勢。電源模塊具有多種封裝類型，可根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行優(yōu)化。