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采用散热增强型紧凑型封装的降压型DC/DC电源模块的好处

电子设计 ? 2019-03-20 08:55 ? 次阅读

分布式电源架构在当今的电信基础设施以及计算,网络系统和工业设备中很常见。因此,这种系统需要高功率DC/DC转换器以将高输入DC电压降压至低DC输出电压,以驱动各种IC,ASIC和遍布印刷电路板的其他此类半导体器件(多氯联苯)。这些半导体芯片集成了更多功能和特性,需要高密度,高性能和高功率降压DC/DC转换器来驱动它们。简而言之,由于空间限制,这些电源转换器必须提供高达100 W或更高的封装,这些封装占用的PCB占用空间小,能够处理耗散功率。

换句话说,这些易于设计的集成电源模块必须能够通过紧凑的封装提供高达100 W或更高的转换效率,而无需任何散热器。

本文将探讨这些集成电源模块,并关注其热性能,无需气流或散热器。将比较气流和无气流的测量电路板温度,以表明热增强型封装旨在有效地管理耗散功率。

有一些供应商满足这些需求。其中一个是Intersil。供应商已经准备了一个完全封装的降压电源模块,该模块采用耐热增强型四方扁平封装无引线封装(QFN)封装。指定的ISL8225M,提供高效率和低热阻,无需散热器或风扇即可实现全功率运行。具有引脚兼容性的更高电流版本是ISL8240M。

热管理

ISL8225M在单个QFN封装中集成了电阻电容电感和控制IC等元件

,具有良好的热性能等特性导电性好,重量轻,体积小。该封装的良好导电性和导热性归功于铜引线框架和裸露的铜导热垫(图1)。此外,铜引线框架和多组件组件采用聚合物模塑化合物包覆成型,以保护封装内的器件,这些器件可以表面安装。此外,热模塑料与大铜垫相结合,可实现均匀的热量分布,同时实现从封装到PCB的有效热传递。引线封装还允许简单的引脚访问以进行测试。

采用散热增强型紧凑型封装的降压型DC/DC电源模块的好处

图1:ISL8225M QFN封装的良好导热性是归因于铜引线框架带有裸露的铜制导热垫。

因此,这种全封装的降压开关电源可以从17 mm方形PCB占位面积提供高达100 W的输出功率。其设计使电源模块能够在宽温度范围内满负载运行。两个15 A输出可以单独使用或组合使用,以提供单个30 A输出。电源模块支持4.5 VDC至20 VDC的输入电压,输出电压范围为0.6 VDC至7.5 VDC。此外,通过单电阻器修改,可以轻松地将输出电压调节到不同的电压。同样,高电流版ISL8240M的额定输出为40 A或两个20 A输出。其输入和输出电压额定值与ISL8225M类似。

ISL8225M QFN封装在自然对流时提供典型的结至环境热阻θJA约为10°C/W(~5.8)采用典型的4层PCB,温度为400LFM时为°C/W.要估算模块结温,请使用公式1。

Tjunction = P×ΘjA+ Tambient

在公式中,Tjunction是模块内部最高温度(°C),Tambient是系统环境温度(°C),P是模块封装的总功率损耗(W),θJA是模块结到环境的热阻。根据Intersil的说法,模块的高效率和低热阻使得无需散热器或风扇即可实现全功率运行。此外,带有外部引线的QFN封装允许轻松探测和可视焊接检测。

为了演示模块的功率处理能力,Intersil在标有ISL8240MEVAL4Z的评估板上进行了热测试,这是一个4层PCB,顶部和底部2盎司。铜和1盎司。内层铜(图2)。输入电压为12 VDC,在30 A负载电流下输出为1 VDC。开关频率为500 kHz。测量在室温下进行,没有气流。 PCB上捕获的模块的热图像如图3所示。可以看出,封装的最高温度为70.2°C,完全在功率模块的工作温度范围内。

采用散热增强型紧凑型封装的降压型DC/DC电源模块的好处

图2:标有ISL8240MEVAL4Z的ISL8240M评估板,每路20 A的双输出或40 A的单输出。

采用散热增强型紧凑型封装的降压型DC/DC电源模块的好处

图3:ISL8240M在30 A负载电流和1 V输出电压下的热像。

在类似的输入和输出电压参数下,模块的热图像在负载电流增加到40 A后被捕获。热图像,如图4所示,显示模块包运行于温度为93.8°C,完全在-40°C至125°C的工作温度范围内。

采用散热增强型紧凑型封装的降压型DC/DC电源模块的好处

图4:ISL8240M在40 A负载电流和1 V输出电压下的热图像。

由于这些电源模块提供自动电流共享和相位交错,因此可以并联多达6个模块以获得更高的输出电流能力。为了表明至少有三个模块可以并联,而无需使用散热器或风扇来获得更高的输出电流,Intersil已经在并联配置中测试了这些模块的热性能。为此,三个ISL8225M模块并联连接,在1 VDC输出时提供超过90 A的输出电流。输入电压再次为12 VDC。三个并联的模块的热图像如图5所示。可以看出,所有三个模块都在额定工作温度范围内,不使用任何散热器或风扇。

采用散热增强型紧凑型封装的降压型DC/DC电源模块的好处

图5:并联连接的三个ISL8225M模块的热图像。

从本质上讲,对于空间受限的应用,Intersil等制造商提供集成 - 电源模块,可通过散热增强型紧凑型封装提供高输出功率,无需散热器或气流。此外,这些模块可以轻松并联,以实现更高的输出功率,同时无需添加散热器或风扇。

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HMC462LP5 宽带低噪声放大器,采用SMT封装,2 - 20 GHz

HMC442LM1 中等功率放大器,采用SMT封装,17.5 - 24.0 GHz

和特点 饱和功率: +23 dBm (27% PAE) 增益: 14 dB 电源电压: +5V 50 Ω匹配输入/输出 产品详情 HMC442LM1是一款宽带17.5至24 GHz GaAs PHEMT MMIC中等功率放大器,采用SMT无引脚芯片载体封装。 LM1采用真正的表贴宽带毫米波封装,提供低损耗和出色的I/O匹配,并保持MMIC芯片性能。 该放大器提供14 dB增益,饱和功率为+23 dBm(27% PAE时),电源电压为+5V。 50 Ω匹配放大器在RF输入和输出端上集成隔直,非常适合用作线性增益模块、发射链驱动器或HMC SMT混频器LO驱动器。 作为芯片和电线混合组件的替代器件,HMC442LM1无需线焊,从而为客户提供一致的接口。 应用 点对点无线电 点对多点无线电 VSAT方框图...
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HMC442LM1 中等功率放大器,采用SMT封装,17.5 - 24.0 GHz

HMC498LC4 中等功率放大器,采用SMT封装,17 - 24 GHz

和特点 输出IP3: +36 dBm 饱和功率: +26 dBm (23% PAE) 增益: 22 dB +5V(250 mA)电源 50 Ω匹配输入/输出 符合RoHS标准的4x4 mm SMT封装 产品详情 HMC498LC4是一款高动态范围GaAs PHEMT MMIC中等功率放大器,采用无引脚“无铅”SMT封装。 该放大器具有17至24 GHz的工作范围,提供22 dB增益、+26 dBm饱和功率和23% PAE(+5V电源电压)。 HMC498LC4噪声系数为4 dB,输出IP3为+36 dBm(典型值),可用作低噪声前端以及驱动放大器。 隔直RF I/O匹配至50 Ω,使用方便。 HMC498LC4无需线焊,可以使用表贴制造技术。 应用 点对点无线电 点对多点无线电和VSAT 测试设备和传感器 军用最终用途 方框图...
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HMC498LC4 中等功率放大器,采用SMT封装,17 - 24 GHz

HMC374 低噪声放大器,采用SMT封装,0.3 - 3.0 GHz

和特点 单电源: Vdd = +2.75V至+5.5V 低噪声系数: 1.5 dB 高输出IP3: +37 dBm 无需外部匹配 产品详情 HMC374(E)是一款通用宽频带低噪声放大器(LNA),用于0.3至3.0 GHz频率范围。 采用+2.75V至5.5V单正电源时,LNA提供15 dB增益,1.5 dB噪声系数。 该器件具有低噪声系数、高P1dB (22 dBm)和高OIP3 (37 dBm),非常适合蜂窝应用。 紧凑型LNA设计采用针对可重复增益和噪声系数性能的片内匹配。 为了使板面积最小,设计采用低成本SOT26封装,占用面积仅为0.118” x 0.118”。应用 蜂窝/PCS/3G WCS, MMDS 和ISM? 固定无线和WLAN 专用陆地移动无线电 方框图...
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HMC374 低噪声放大器,采用SMT封装,0.3 - 3.0 GHz

HMC442LC3B 中等功率放大器,采用SMT封装,17.5 - 25.5 GHz

和特点 增益: 13 dB 饱和功率: +23 dBm (26% PAE) 电源电压: +5V 50 Ω匹配输入/输出 符合RoHS标准的3x3 mm SMT封装 产品详情 符合RoHS标准的3x3 mm SMT封装 应用 点对点无线电 点对多点无线电 HMC混频器LO驱动器 军用EW和ECM 方框图
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HMC442LC3B 中等功率放大器,采用SMT封装,17.5 - 25.5 GHz

HMC508 采用SMT封装的VCO,具有Fo/2,7.3 - 8.2 GHz

和特点 双路输出:Fo = 7.3 - 8.2 GHz Fo/2 = 3.65 - 4.1 GHz Pout: +15 dBm 相位噪声:典型值为-116 dBc/Hz(100 kHz) 无需外部谐振器 QFN无引脚SMT封装,25 mm2 产品详情 HMC508LP5(E)是一款GaAs InGaP异质结双极性晶体管(HBT) MMIC VCO。HMC508LP5(E)集成了谐振器、负电阻器件和变容二极管,可输出半频。 由于振荡器的单芯片结构,VCO的相位噪声性能在温度、冲击和工艺条件下均非常出色。 采用+5V电源时,输出功率为+15 dBm(典型值)。 该电压控制振荡器采用无引脚QFN 5x5 mm表贴封装,无需外部匹配元件。应用 VSAT无线电 ? 点对点/多点无线电 ? 测试设备和工业控制? 军事最终用途 方框图...
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HMC508 采用SMT封装的VCO,具有Fo/2,7.3 - 8.2 GHz

HMC589A InGaP HBT增益模块放大器,采用SMT封装,DC - 4 GHz

和特点 P1dB输出功率: +21 dBm 增益: 21 dB 输出IP3: +33 dBm 单电源: +5V 业界标准SOT89封装 产品详情 HMC589AST89E是一款InGaP HBT增益模块MMIC SMT放大器,工作频率范围为DC至4 GHz,采用业界标准SOT89E封装。该放大器可用作可级联50 ? RF或IF增益级以及LO或PA驱动器,输出功率高达+19 dBm P1dB,适合蜂窝/3G、FWA、CATV、微波无线电和测试设备应用。HMC589AST89E提供20 dB增益,+33 dBm输出IP3 (1 GHz),同时在单正电源下功耗仅为82 mA。HMC589AST89E InGaP HBT增益模块提供出色的输出功率和温度增益稳定性。应用 蜂窝/PCS/3G 固定无线和WLAN 有线电视、电缆调制解调器和数字广播卫星 微波无线电和测试设备 IF和RF应用 方框图...
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HMC589A InGaP HBT增益模块放大器,采用SMT封装,DC - 4 GHz

HMC530 采用SMT封装的VCO,具有Fo/2,提供4分频,9.5 - 10.8 GHz

和特点 三路输出: Fo= 9.5 - 10.8 GHz Fo/2= 4.75 - 5.4 GHz Fo/4= 2.38 - 2.7 GHz Pout: +11 dBm 相位噪声: 典型值为-110 dBc/Hz(100 kHz) 无需外部谐振器 QFN无引脚SMT封装,25 mm2 产品详情 HMC530LP5(E)是一款GaAs InGaP异质结双极性晶体管(HBT) MMIC VCO。 HMC530LP5(E)集成了谐振器、负电阻器件和变容二极管,可输出半频,并提供4分频输出。 由于振荡器的单芯片结构,VCO的相位噪声性能在温度、冲击和工艺条件下尤为出色。 采用+5V电源电压时,输出功率为+11 dBm(典型值)。 如果不需要,可以禁用预分频器和RF/2功能以节省电流。 该电压控制振荡器采用无引脚QFN 5x5 mm表贴封装,无需外部匹配元件。应用 点对点无线电? 点对多点无线电 测试设备和工业控制? 卫星通信 军事最终用途 方框图...
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HMC530 采用SMT封装的VCO,具有Fo/2,提供4分频,9.5 - 10.8 GHz

HMC509 采用SMT封装的VCO,具有Fo/2,7.8 - 8.8 GHz

和特点 双路输出:Fo = 7.8 - 8.8 GHz Fo/2 = 3.9 - 4.4 GHz Pout: +13 dBm 相位噪声: 典型值为-115 dBc/Hz(100 kHz)。 无需外部谐振器 QFN无引脚SMT封装,25 mm2 产品详情 HMC509LP5(E)是一款GaAs InGaP异质结双极性晶体管(HBT) MMIC VCO。 HMC509LP5(E)集成了谐振器、负电阻器件和变容二极管,可输出半频。 由于振荡器的单芯片结构,VCO的相位噪声性能在温度、冲击和工艺条件下均非常出色。 采用+5V电源时,输出功率为+13 dBm(典型值)。 该电压控制振荡器采用无引脚QFN 5x5 mm表贴封装,无需外部匹配元件。应用 VSAT 无线电? 点对点/多点无线电 ? 测试设备和工业控制? 军事最终用途 方框图...
发表于 02-22 12:12 ? 30次 阅读
HMC509 采用SMT封装的VCO,具有Fo/2,7.8 - 8.8 GHz

LT1782 采用 SOT-23 封装的微功率、Over-The-Top、轨至轨输入和输出运放

和特点 可在输入高于 V+ 的条件下运作 轨至轨输入和输出 微功率:55μA 电源电流 (最大值) 工作电压范围:-40°C 至 125°C 扁平 (高度仅 1mm) ThinSOT? 封装 低输入失调电压:800μV (最大值) 单电源输入范围:0V 至 18V 高输出电流:18mA (最小值) 技术规格针对 3V、5V 和 ±5V 电源而拟订 在 6 引脚版本上提供输出停机功能 反向电池保护至 18V 高电压增益:1500V/mV 增益带宽乘积:200kHz 转换速率:0.07V/μs ? 产品详情 LT?1782 是一款采用小外形 SOT-23 封装的 200kHz 运放,可采用全单电源和分离电源工作 (总电压为 2.5V 至 18V)。该放大器吸收的静态电流少于 55μA,并具有反向电池保护功能,在高达 18V 的反向电源电压条件下,其吸收电流可忽略不计。 LT1782 的输入范围包括地电位,而且,该器件的一项独特功能是其 Over-The-Top? 操作能力 (在其任一输入或两个输入均高于正电源轨的情况下)。输入能够处理 18V 的差分和共模电压,这与电源电压无关。输入级具有反相保护电路,用于防止产生误输出 (即使当输入比负电源低 9V 时也不例外)。 LT1782 能够驱动高达 18mA 的负载,而且仍然保持了轨至轨输入和...
发表于 02-22 12:10 ? 18次 阅读
LT1782 采用 SOT-23 封装的微功率、Over-The-Top、轨至轨输入和输出运放

LT1880 SOT-23 封装、轨至轨输出、微微安输入电流、精准运算放大器

和特点 失调电压:150μV (最大值) 输入偏置电流:900pA (最大值)? 失调电压漂移:1.2μV/oC (最大值) 轨至轨输出摆幅 采用单电源或分离电源工作 开环电压增益:1,000,000 (最小值) 1.2mA 电源电流 转换速率:0.4V/μs 增益带宽:1.1MHz 低噪声:13nV/√Hz (在 1kHz) 扁平 (高度仅 1mm) ThinSOT? 封装 ? 产品详情 LT?1880 运算放大器在采用 SOT-23 封装的情况下提供了高准确度输入性能和轨至轨输出摆幅。输入失调电压被修整至低于 150μV,而且低漂移性能在整个工作温度范围内保持了这种准确度。输入偏置电流超低,最大值仅为 900pA。 该放大器可以采用任何总电源电压位于 2.7V 至 36V 之间的工作电源 (其技术规格针对 5V 至 ±15V 的电源范围进行了全面拟订)。输出电压摆动至负电源的 55mV 以内和正电源的 250mV 以内,从而使得这款放大器成为低电压单电源操作的上佳选择。 0.4V/μs 的转换速率和一个 1.2mA 的电源电流在低功率精准放大器中提供了超群的响应和稳定时间性能。 LT1880 采用 5 引脚 SOT-23 封装。Applications 热电偶放大器 桥式换能器调理器 仪表放大器 电池供电型系统 光电流放大器? 方框图...
发表于 02-22 12:10 ? 14次 阅读
LT1880 SOT-23 封装、轨至轨输出、微微安输入电流、精准运算放大器

HMC536MS8G 3 W SPDT T/R开关,采用SMT封装,DC - 6 GHz

和特点 输入P0.1dB: +34 dBm (+5V) 插入损耗: 0.5 dB 正控制电压: +3V或+5V MS8G SMT封装,14.8 mm2 隔离: 27 dB 较快的开关速度 产品详情 HMC536MS8G(E)是一款DC至6 GHz GaAs MMIC T/R开关,采用8引脚MSOP8G表贴封装,带有裸露接地焊盘。 该开关非常适合蜂窝/PCS/3G基站应用,具有0.5 dB的低插入损耗和+55 dBm的输入IP3。 该开关在6 GHz上提供出色的功率处理性能,并且P0.1dB压缩点为+29 dBm(+3V控制电压)。 片内电路可在很低的DC电流下实现0/+3 V或0/+5 V的正电压控制。 应用 蜂窝/PCS/3G基础设施 ISM/MMDS/WiMAX? CATV/CMTS? 测试仪器仪表 方框图...
发表于 02-22 12:08 ? 34次 阅读
HMC536MS8G 3 W SPDT T/R开关,采用SMT封装,DC - 6 GHz

HMC536LP2 3W SPDT T/R开关,采用SMT封装,DC - 6 GHz

和特点 输入P0.1dB: +33 dBm (+5V) 插入损耗: 0.6 dB 正控制电压: +3V或+5V 隔离: 27 dB 2x2 mm无引脚DFNSMT封装,4 mm2 产品详情 HMC536LP2(E)是一款DC至6 GHz GaAs MMIC T/R开关,采用无引脚2x2 mm DFN LP2表贴封装,带有裸露接地焊盘。 该开关非常适合蜂窝、WiMAX和WiBro接入点和用户应用,具有0.6 dB的低插入损耗和+54 dBm的高输入IP3。 该开关在6 GHz上提供出色的功率处理性能,并且P0.1dB压缩点分别为+29 dBm (+3V)和+33 dBm(+5V控制电压)。 片内电路可在很低的DC电流下实现0/+3V或0/+5V的正电压控制。 HMC536LP2(E)占用面积仅为4 mm2,非常适合需要小尺寸的应用。 应用 蜂窝/PCS/3G基础设施 WiMAX、WiBro和固定无线 CATV/CMTS? 测试仪器仪表 方框图...
发表于 02-22 12:08 ? 21次 阅读
HMC536LP2 3W SPDT T/R开关,采用SMT封装,DC - 6 GHz

HMC564LC4 低噪声放大器,采用SMT封装,7 - 14 GHz

和特点 噪声系数: 1.8 dB 增益: 17 dB OIP3: 25 dBm 单电源: +3V (51 mA) 50 Ω匹配输入/输出 符合RoHS标准的4x4 mm封装 产品详情 HMC564LC4是一款高动态范围GaAs PHEMT MMIC低噪声放大器,采用符合RoHS标准的无引脚4x4mm SMT封装。 HMC564LC4工作频率范围为7至14 GHz,在整个工作频段内具有出色的平坦性能,包括17 dB小信号增益、1.8 dB噪声系数和+25 dBm输出IP3。 由于一致的输出功率、采用+3V电源供电和隔直RF I/O,该自偏置LNA非常适合微波无线电应用。 Applications 应用 点对点无线电 点对多点无线电和VSAT 测试设备和传感器 方框图...
发表于 02-22 12:06 ? 36次 阅读
HMC564LC4 低噪声放大器,采用SMT封装,7 - 14 GHz

LTC6908 具扩频调制功能、采用电阻器设定频率的 SOT-23 封装振荡器

和特点 LTC6908-1:互补输出 (0°/180°) LTC6908-2:正交输出 (0°/90°) 工作频率范围:50kHz至10MHz 一个外部电阻可设置频率 用于改善EMC性能的可选扩频频率调制 ±10% 扩频 电源电流:400μA(典型值,V+ = 5V,50kHz) 频率误差:≤1.5%(最大值,TA = 25°C,V+ = 3V) 温度稳定性:±40ppm/°C 快速启动时间:260μs(典型值,1MHz) 输出静音直至稳定 采用2.7V至5.5V单电源供电 提供薄型(1mm) ThinSOT和DFN (2mm × 3mm)封装 产品详情 LTC6908是一款易于使用的精密振荡器,提供具有180°或90°偏移的两个输出。该振荡器频率通过单个外部电阻(RSET)进行编程,且扩频频率调制(SSFM)被激活以改善电磁兼容性(EMC)性能。 LTC6908采用2.7V至5.5V单电源供电,提供轨到轨、50%占空比方波输出。10k至2M单个电阻用于选择50kHz至10MHz(5V电源)的振荡器频率。该振荡器可以使用下面列出的简单公式轻松进行编程:fOUT = 100MHz?10k/ RSETLTC6908的SSFM能力通过随机噪声(PRN)信号调制输出频率,以降低峰值电磁辐射水平并改善EMC性能。扩频量固定为中心频率的10%左右。使能SSFM时,调制速...
发表于 02-22 12:05 ? 33次 阅读
LTC6908 具扩频调制功能、采用电阻器设定频率的 SOT-23 封装振荡器

HMC870 MZ光学调制器驱动器,采用SMT封装,DC - 20 GHz

和特点 宽电源电压范围:3.3V至7V 可调输出幅度: 2.5 - 8Vp-p 低加性RMS抖动,<300fs 低直流功耗:1W(Vout = 8Vp-p,Vdd = 7V) 交叉点调节 32引脚5x5mm SMT封装: 25mm2 产品详情 HMC870LC5是一款GaAs MMIC pHEMT分布式驱动器放大器,采用无引脚5x5 mm表贴封装,工作频率范围为DC至20 GHz。 该放大器提供17 dB增益、8 Vp-p饱和输出摆幅,并具有输出摆幅交叉点调节功能。 增益平坦度在±0.5 dB时极为出色,且在10 Gbps工作速率下具有300 fs的极低加性RMS抖动。 HMC870LC5为城际和远程设计人员提供针对不同输出驱动要求的可扩展功耗特性。 (Vout = 3.6Vp-p时<0.4W,Vout = 8.5Vp-p时<1W)。HMC870LC5的电源(Vdd)工作范围极宽,为+3.3V至+7V,且RF I/O内部匹配至50 Ω。 应用 10 Gbps NRZ MZ和低压调制器驱动器 10 Gbps RZ传输 40 Gbps DQPSK 用于测试与测量设备的宽带增益模块 军事和太空 方框图...
发表于 02-22 12:03 ? 36次 阅读
HMC870 MZ光学调制器驱动器,采用SMT封装,DC - 20 GHz

HMC871 EA光学调制器驱动器,采用SMT封装,DC - 20 GHz

和特点 宽电源电压范围:5V至8V 高达4Vp-p的可调输出幅度 低加性RMS抖动,<300fs 低直流功耗:0.25W(Vout = 2.5Vp-p,Vdd = 5V) 交叉点调节 32引脚5x5mm SMT封装: 25mm2产品详情 HMC871LC5是一款GaAs MMIC PHEMT分布式驱动器放大器,采用无引脚5x5mm表贴封装。 该放大器工作频率范围为DC至20 GHz,提供15 dB增益。 输出摆幅交叉点可调节,饱和输出摆幅为4Vp-p。增益平坦度在0.5 dB时极为出色,且在10 Gbps工作速率下具有300 fs的极低加性RMS抖动。 HMC871LC5为VSR和千兆以太网设计人员提供针对不同输出驱动要求的可扩展功耗特性(Vout = 2.5Vp-p时<0.25W,Vout = 4Vp-p时<0.6W)。 HMC871LC5的电源(Vdd)工作范围极宽,为+5V至+8V,且I/O内部匹配至50 Ω。 应用 SONET OC-192和SDH-STM-64传输系统 10 GbE发射机 10 Gbps VSR模块 用于40 Gbps DQPSK模块的前置驱动器 用于测试与测量设备的宽带增益模块 方框图...
发表于 02-22 12:02 ? 28次 阅读
HMC871 EA光学调制器驱动器,采用SMT封装,DC - 20 GHz
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