隨著單片脈寬調(diào)制（PWM）控制器在70年代早期打開電源供電設(shè)計(jì)中單片IC的大門,基于晶格的HEXFET結(jié)構(gòu)在二十世紀(jì)70年代后期為功率場(chǎng)效應(yīng)管打開了新的天地。同時(shí),它們開始從AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和加工轉(zhuǎn)型,開關(guān)模式電源（SMPS）替代線性電壓穩(wěn)壓器成為主流應(yīng)用。PWM控制芯片的開發(fā)者20多年來一直利用CMOS工藝的優(yōu)點(diǎn),但其前景正在發(fā)生改變,更高的集成度伴隨著更大的性能已經(jīng)開始向帶有更少器件的更高效率和功率密度轉(zhuǎn)變。目前,功率
隨著單片脈寬調(diào)制（PWM）控制器在70年代早期打開
電源供電設(shè)計(jì)中單片
IC的大門,基于晶格的HEXFET結(jié)構(gòu)在二十世紀(jì)70年代后期為
功率場(chǎng)效應(yīng)管打開了新的天地。同時(shí),它們開始從AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)和加工轉(zhuǎn)型,
開關(guān)模式電源（SMPS）替代線性電壓穩(wěn)壓器成為主流應(yīng)用。
PWM控制芯片的開發(fā)者20多年來一直利用
CMOS工藝的優(yōu)點(diǎn),但其前景正在發(fā)生改變,更高的集成度伴隨著更大的性能已經(jīng)開始向帶有更少器件的更高效率和功率密度轉(zhuǎn)變。目前,功率場(chǎng)效應(yīng)管供電器已經(jīng)包括了結(jié)構(gòu)性的改善,這些優(yōu)點(diǎn)奇跡般地促進(jìn)了場(chǎng)效應(yīng)管在微小的封裝中以更高的頻率和效率提高功率處理能力。
為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化電源的設(shè)計(jì)和加工,有時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器和PWM控制器被專用功率場(chǎng)效應(yīng)管和相應(yīng)的參數(shù)要求嚴(yán)格的無源器件集成在單個(gè)封裝中。這些集成器件構(gòu)成了完整的功能結(jié)構(gòu)塊,設(shè)計(jì)者可以很容易地組裝單相或多相DC/DC轉(zhuǎn)換器。這些多芯片器件在非常小的單個(gè)封裝中提供了用驅(qū)動(dòng)器和/或控制器來組合高性能控制器件和同步場(chǎng)效應(yīng)管的靈活性。因此,這給用戶帶來了構(gòu)建專用轉(zhuǎn)換器的靈活性,從而極大地減少了設(shè)計(jì)時(shí)間,并獲得了更高的功率密度和更優(yōu)越的性能。由于驅(qū)動(dòng)器和/或控制器、功率半導(dǎo)體器件和參數(shù)要求嚴(yán)格的無源器件的布局是以單片、使用簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)塊的形式被優(yōu)化的,設(shè)計(jì)者就無需關(guān)心壓制偶然寄生噪音和不希望的開關(guān)損耗,從而排除了傳統(tǒng)選擇、優(yōu)化和購買專用功率開關(guān)管、
二極管、IC以及相關(guān)無源器件的難題。
雖然一些電源更希望使用單片方案,但片上功率開關(guān)的額定
電流被限制得很低,而且在一個(gè)單裸片上集成具有驅(qū)動(dòng)器和低電流場(chǎng)效應(yīng)管的PWM控制器是很復(fù)雜和昂貴的。除了實(shí)際的輸出電流被限制在大約10A左右外,這些單片解決方案通常也需要額外的無源器件,并且為了考慮性能和散熱,必須合理地對(duì)這些器件進(jìn)行選擇和布局。不用花費(fèi)太多,希望使用專用芯片和器件開發(fā)一個(gè)高性能的AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器將是令人頭疼的事情。
領(lǐng)導(dǎo)這種集成解決方案方法的是
IR（國(guó)際整流公司）公司的iPOWIRTM技術(shù)。通過功率器件和無源器件的內(nèi)部合理布局,iPOWIR組件僅需要少量的外部器件去實(shí)現(xiàn)全部?jī)?yōu)化的高電流同步大容量DC/DC轉(zhuǎn)換器。除了具有更高的功率密度和轉(zhuǎn)換效率外,它也簡(jiǎn)化了整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)并且極大地縮短了功率系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間。
實(shí)際上,iPOWIR在多相解決方案設(shè)計(jì)中的影響更大,這成為Intel和
AMD的新一代微處理器供電的流行方案。設(shè)計(jì)一種在低于2V的電壓下,能提供60～80A的電流,并具滿載時(shí)有高達(dá)
1000A/μs瞬態(tài)響應(yīng)的供電系統(tǒng)是很具有挑戰(zhàn)性的。如果不能正確理解和優(yōu)化選擇的多相方式,大約需要100多個(gè)專用器件的高電流低壓多相解決方案對(duì)設(shè)計(jì)者而言,可能是不恰當(dāng)?shù)?而且又浪費(fèi)時(shí)間。例如,一個(gè)使用多相技術(shù)的4相80A DC/DC轉(zhuǎn)換器的功率部分就需要8個(gè)匹配的場(chǎng)效應(yīng)管、4個(gè)驅(qū)動(dòng)器和大量的相關(guān)無源器件。而且,對(duì)于控制部分,它也需要一個(gè)多相PWM IC和相應(yīng)的無源器件。在一個(gè)面積受限制的電路板上包含這些器件,并且同時(shí)在瞬態(tài)響應(yīng)、轉(zhuǎn)換效率、功率密度和成本等方面取得理想的結(jié)果是需要經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)技巧的。
基于iPOWIR的功率塊通過在單個(gè)
BGA封裝中包含所有的功率場(chǎng)效應(yīng)管、驅(qū)動(dòng)器和無源器件簡(jiǎn)化了這樣的設(shè)計(jì)。因此,功率場(chǎng)效應(yīng)
