集成是固態(tài)電子產(chǎn)物的基本，將相似且互補的功效聚集到單一器件中的才能驅(qū)動著全部行業(yè)的成長。跟著封裝、晶圓處置和光刻技巧的成長，功效密度賡續(xù)進步，在物理尺寸和功率兩方面都供給了更高能效的計劃。

對產(chǎn)物開辟人員來講，功率密度是一個一直存在的挑釁，對各類電壓下更高電流的需求（平日遠低于體系總線）帶來了對更小的降壓穩(wěn)壓器的需求，如許的穩(wěn)壓器可經(jīng)由過程一個單極里的多個縮小器，將電壓從高達48 V降至1 V，使其可以或許切近負載點，且依然可供給95％以上的能效。

高程度的集成和功率轉(zhuǎn)換的聯(lián)合并不是傳統(tǒng)上好的搭配，由于平日來講，二者所采取的流程其實不完整兼容。在某些情形下，弗成防止的讓步是可以容忍的，例如在絕對較窄的輸出電壓規(guī)模內(nèi)供給較低功率程度的DC / DC穩(wěn)壓器，或低功率能效可疏忽不計的情形。不幸的是，關(guān)于體系開辟人員來講，此類讓步也變得愈來愈難以容忍。

多數(shù)功率穩(wěn)壓器現(xiàn)在能供給優(yōu)越的集成程度，但它們在機能和能效方面廣泛較差。關(guān)于愈來愈多沒法在此方面做出讓步的運用，這經(jīng)常意味著集成程度能夠受限于掌握器和用于內(nèi)部MOSFET的低端/高端驅(qū)動器。但是，幻想的計劃應(yīng)當是將一切降壓轉(zhuǎn)換器功效集成到一個單1、小型和高能效的器件中，集掌握器、驅(qū)動器和MOSFET于一身，以供給更壯大的全體體系優(yōu)勢。

集成的力氣年夜

之所以要集成的緣由有許多。在數(shù)字或混雜旌旗燈號計劃（如微掌握器）中，集成讓一系列運用中的經(jīng)常使用的功效可以或許歸并在一路。將它們一路放在一個單一的器件中，從而生成一個計劃，這在吸引了相當多的制作商的同時，平日還能下降全體BoM本錢。在這類情形下，所采取的半導(dǎo)體系體例造工藝的提高使集成得以完成。

在功率器件中，集成還能以更有用的方法，供給本錢優(yōu)勢。例如，用于降壓轉(zhuǎn)換的重要元件之間的更慎密集成可供給直接的能效增益，這不只意味著較低的BoM本錢，并且可以或許節(jié)儉體系能耗。平日，因為能效進步，制作商也可以或許到達更低的全體體系冷卻請求。這就可以夠在愈來愈多的運用中直接節(jié)儉整體具有本錢，如電信和收集裝備、基站、工業(yè)主動化（包含機械人）、家用電器和電開工具、主動售貨機、游戲和金融類機械（如ATM機）、和用來為便攜裝備充電的電源等。

多芯片模塊

經(jīng)由過程單片或多芯片模塊的方法可完成將多個元件集中于一個單一封裝。多芯片模塊的優(yōu)勢在于，便可集成的組件而言，它能防止單片工藝所觸及的年夜量讓步。關(guān)于像安森美半導(dǎo)體如許的元件制作商來講，具有最適合的技巧可認為開辟多芯片模塊供給一個優(yōu)化的辦法。

從更高的層面上，一個同步降壓穩(wěn)壓器拓撲構(gòu)造有三年夜癥結(jié)功效，即掌握器、門極驅(qū)動器和開關(guān)功率MOSFET。有一些器件可勝利地集成掌握器和驅(qū)動器，與內(nèi)部MOSFET一路應(yīng)用，但很少可以或許將一切三種功效集成到一個單一器件中，為體系工程師供給真實的優(yōu)勢。

FAN650xx系列電壓形式同步降壓穩(wěn)壓器供給了這一集成程度。采用有針對性的集成方法意味著每一個元素都針對該義務(wù)停止了設(shè)計和優(yōu)化，從而構(gòu)成了一個多芯片模塊，該模塊將同類搶先的電流輸入與應(yīng)用分立元件沒法完成的機能程度相聯(lián)合。

該系列今朝包含三個器件，電流輸入分歧，分離為6A、8A或10A，一切器件均堅持引腳兼容性，采取節(jié)儉空間的6 mm x 6 mm PQFN封裝，這意味著即便在PCB設(shè)計完成后，OEM也可以或許為其運用選擇最合適的器件。圖1顯示了典范運用中FAN650xx的功效圖示。

圖1：典范運用中的FAN650xx

將高端和低端MOSFET集成于統(tǒng)一封裝中的一項重要優(yōu)勢在于其可以或許很好地經(jīng)由過程驅(qū)動器停止優(yōu)化。在傳統(tǒng)計劃中，MOSFET為外接，且依據(jù)輸入電流的請求來停止選擇。固然這能夠是無益的，但在針對需求的電流停止設(shè)計時，它確切會帶來一些挑釁。

雖然可供給的現(xiàn)實電源電流仍受集成的門極驅(qū)動器容量限制，但內(nèi)部MOSFET的重要挑釁在于依據(jù)感測高端電流封閉掌握環(huán)路。這是全體計劃的癥結(jié)部門，因其可供給穩(wěn)壓和過流掩護。外部MOSFET與掌握器和驅(qū)動器在設(shè)計上集成于一體，意味著電路各部門之間的溫度系數(shù)婚配得加倍慎密，從而供給更高的精度。而采取一個內(nèi)部MOSFET的拓撲構(gòu)造則不具有這類慎密婚配，從而招致能效下降。

現(xiàn)實開辟用于多芯片計劃元件的另外一項長處是可以或許在門極驅(qū)動器和MOSFET之間完成更慎密的設(shè)計優(yōu)化。這意味著驅(qū)動器的轉(zhuǎn)換速度可依據(jù)MOSFET停止調(diào)劑（這里采取了安森美半導(dǎo)體的PowerTrench MOSFET技巧）。這便可以供給更低的開關(guān)節(jié)點振鈴，且不存在擊穿或穿插導(dǎo)電的風險。因為模塊化的方法意味著以后電源設(shè)計僅能夠產(chǎn)生一個單點毛病，是以靠得住性也得以晉升。

多形式操作

除高集成度的優(yōu)勢（包含更好的熱機能）（見下文）以外，F(xiàn)AN650xx系列針對更高的設(shè)計靈巧性供給多種任務(wù)形式。這包含主形式和非主形式下的CCM和DCM。器件上的形式引腳可掌握其能否能在脈沖調(diào)制或頻率同步形式下任務(wù)，帶來了諸多設(shè)計能夠性。圖2 A-C顯示了FAN650xx系列的典范運用示例。

圖2A

圖2B

圖2C

圖2D

圖2 A-D是FAN650xx系列若何在強迫CCM或DCM形式下任務(wù)的設(shè)計示例。在強迫CCM形式下，不管負載前提若何，它都堅持持續(xù)導(dǎo)電形式，且頻率必定，從而可完成低紋波輸入。假如器件在DCM形式下運作，則會在輕載時完成脈沖騰躍，但當電感電流高于0A時會主動切換到CCM形式，進而為輕載或待機時代的運用供給更高的運作能效。

當處于頻率同步形式下的主形式時，器件會發(fā)生一個與本身時鐘相位相差180°的時鐘旌旗燈號，使很多器件同步，同時堅持最小的輸出紋波，進而進步全體體系能效。

熱治理

多芯片模塊設(shè)計意味著低端MOSFET的源極可以物理銜接一個年夜的接地層。這反過去又應(yīng)用穿孔為PCB的內(nèi)層創(chuàng)立了一個高效的熱通路。這類設(shè)計改良了模塊的熱特征，從而進一步進步了全體能效。

采取PowerTrench® MOSFET和緊湊的散熱加強的6 x 6 mm PQFN封裝，使FAN6500xx系列可以或許供給高功率密度機能。

在圖3中，F(xiàn)AN65004B用來在5A輸入電流下構(gòu)建一個從48V輸出到28 V輸入的轉(zhuǎn)換器。

?      外殼溫度熱電偶位于高側(cè)FET。

?      T1 = 117.9?C

?      情況溫度熱電偶位于電路板的底部。

?      T2(Ta) = 98.9?C

該計劃可以或許以97％的高能效供給140 W的輸入功率，溫度僅上升19?C。

圖3：FAN650xx系列的熱能效示例

FAN650xx系列電壓形式同步降壓穩(wěn)壓器可在一個單一模塊中供給完全的計劃，贊助體系工程師和電源設(shè)計人員為普遍的運用完成更高的功率密度。憑仗4.5 V至65 V的寬輸出電壓規(guī)模和0.6 V至55 V的輸入電壓和6 A至10 A的持續(xù)電流，該系列中的引腳兼容產(chǎn)物將功率密度和集成度晉升至新程度。