傳(chuan) 統的分布式電源架構采用多個(ge) 隔離型DC-DC電源模塊將48V總線電壓轉換到係統電源電壓，如5V、3.3V和2.5V。然而該配置很難滿足快速響應的低壓處理器、DSP、ASIC以及DDR存儲(chu) 器的負載要求。這類器件對電源提出了更加嚴(yan) 格的要求：非常快的瞬態響應、高效率、低電壓以及緊湊的電路板尺寸。

引言

通過使用單個(ge) 大功率、隔離型DC-DC模塊將48V電壓轉換成一個(ge) 中等電源，如12V或更低電壓，可以獲得較好的係統性能。將這一中等電壓再轉換到係統負載所要求的具體(ti) 電壓。這樣的電壓轉換可以通過非隔離、負載點電源實現，如圖1右側(ce) 框圖所示。對於(yu) 第二級電源轉換，集成開關(guan) 穩壓器是非常理想的選擇，因為(wei) 輸入電壓(≤ 12V)和輸出電流(< 10A)相對較低。

圖1. 與(yu) 電信單板上傳(chuan) 統的分布電源架構(左邊)相比，集成開關(guan) 調節器(右邊)具有更高效率和可靠性，能夠加快設計進程、縮小電路板麵積。

采用集成開關(guan) 調節器的優(you) 勢

電子行業(ye) 的很多領域，包括電源電子行業(ye) ，其共同目標是集成係統元件，以降低總體(ti) 成本、提高可靠性，並且盡可能縮小PCB麵積。在過去的二十年，電源管理IC製造商開展了大量工作，在芯片內(nei) 部集成眾(zhong) 多功能，以滿足隔離、非隔離型DC-DC轉換應用的需求。

集成開關(guan) 電源在一個(ge) 封裝中集成了MOSFET、柵極驅動器以及用於(yu) DC-DC開關(guan) 轉換的PWM控製器，這已不再是新的概念。當前所麵臨(lin) 的問題是如何提高這些器件的輸出電流能力以及增強此類器件的功能。它們(men) 非常適合現代通信單板中分布式電源所要求的緊湊、多通道負載點電源，能夠對動態負載提供卓越的瞬態響應。

為(wei) 通信係統板設計、開發、測試電源會(hui) 占用單板開發過程相當多的時間。除PCB布局所花費的時間外，電源開發中一個(ge) 主要問題是解決(jue) 布局相關(guan) 的問題，這些問題包括：不合理的功率級布局、不恰當接地、將敏感的模擬走線布在電流和電壓快速變化的電源線附近、沒有為(wei) 電壓和電流檢測提供開爾文連接、EMI超標、去耦電容的位置不正確等。當電源采用多個(ge) 外圍分立元件時，這些問題中極有可能產(chan) 生布板錯誤。

相反，集成開關(guan) 調節器將功率級(MOSFET和柵極驅動器)和電流檢測功能集成到了器件內(nei) 部，從(cong) 而消除了與(yu) PCB相關(guan) 的諸多問題，進而避免了大部分布板問題。不僅(jin) 如此，集成開關(guan) 調節器的引腳配置在設計中也有意避開了元件布局和接地問題。集成開關(guan) 調節器通常提供結構緊湊、經過優(you) 化與(yu) 驗證的PCB布局，有助於(yu) 縮短開發周期，加快產(chan) 品上市。

由於(yu) 現代電信係統環境需要高性能、小尺寸設計，PCB空間變得更加緊張。將功率級和PWM控製器集成到芯片內(nei) 部能夠有效節省空間;集成開關(guan) 調節器能夠工作在較高的工作頻率，允許使用小尺寸的輸入/輸出電容、電感及其它濾波電容，與(yu) 分立方案相比，進一步節省了電路板空間。較高的工作頻率還能夠設計較寬的控製環路帶寬，支持快速負載瞬態響應。

電源轉換效率是衡量電源性能的重要指標，這也是用開關(guan) 電源替代線性穩壓器的主要原因。當然，開關(guan) 轉換器會(hui) 引入較高的噪聲和EMI。開關(guan) 電源的功耗包括：傳(chuan) 導損耗(與(yu) MOSFET導通電阻RDS(ON)有關(guan) )和開關(guan) 損耗(與(yu) MOSFET在通、斷狀態之間的轉換速度有關(guan) )。工作頻率較高時，開關(guan) 損耗占主導地位，因為(wei) 每秒鍾發生多次的MOSFET開、關(guan) 轉換。轉換時間取決(jue) 於(yu) 柵極驅動電路的阻抗，該電路控製MOSFET的開啟、關(guan) 閉。對於(yu) 采用分立MOSFET和柵極驅動器的電源來說，由於(yu) 具有MOSFET引腳電感和引線電感等寄生參數，因此高頻時柵極驅動阻抗較大。集成開關(guan) 調節器通過將柵極驅動器和MOSFET集成在單個(ge) 封裝內(nei) ，降低了寄生元件，從(cong) 而在高頻時提供更快的轉換時間和更好的效率。

熱管理是大型係統中電源設計的重要指標。在負載點架構中，電源轉換所產(chan) 生的熱量分布在各個(ge) 集成開關(guan) 調節器內(nei) ，而非集中在一個(ge) 電源模塊。集成開關(guan) 調節器效率越高，所產(chan) 生的熱量越少。除此之外，集成開關(guan) 調節器通常采用增強散熱封裝，將裸焊盤直接焊接在PCB上，並通過散熱過孔(直徑8mil至12mil)將熱量傳(chuan) 導至地平麵(地平麵將熱量擴散到整個(ge) 單板，從(cong) 而不需要使用龐大的散熱器)。最後，熱關(guan) 斷電路直接控製集成開關(guan) 電源，能夠在發生過熱時提供有效保護，避免器件損壞，從(cong) 而提高係統的可靠性。

集成開關(guan) 調節器提供多種封裝以及較寬的輸入電壓(3V至12V)範圍和輸出電流(< 1A至10A)範圍。低功率器件的封裝有：SOT、MSOP以及TSSOP。大功率器件采用QFN、BGA等封裝形式，能夠耗散較大功率。

結論

集成開關(guan) 調節器是現代電信係統中等電源總線的理想選擇。與(yu) 基於(yu) 分立MOSFET、柵極驅動器和控製器的調節器相比，集成方案可以大大縮短產(chan) 品上市時間、節省空間、提高效率、簡化係統熱管理，並具有更高的可靠性。