電源管理系統(tǒng)的散熱問(wèn)題及解決辦法
設(shè)計(jì)一款功率轉(zhuǎn)換器并不簡(jiǎn)單,因?yàn)槠渲猩婕岸喾矫娴募夹g(shù)知識(shí)。出色的功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)工程師必須對(duì)模擬及混合信號(hào)電路的設(shè)計(jì)、變壓器繞組、電磁兼容性、封裝及散熱設(shè)計(jì)有一定的認(rèn)識(shí)。由于電子產(chǎn)品的功率密度越來(lái)越大,加上不同的電源供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)各有優(yōu)缺點(diǎn),因此工程師必須審慎考量,作出最適當(dāng)?shù)娜∩?才可確保所采用的封裝及散熱設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足電源管理系統(tǒng)的要求。部分電子產(chǎn)品需要傳送大量數(shù)據(jù),令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越趨復(fù)雜,因此散熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到高度的關(guān)注。
稱(chēng)為“磚塊”的模塊式直流/直流轉(zhuǎn)換器在上一世紀(jì)的八十年代中期正式面世,自此以后,這方面的技術(shù)發(fā)展非常迅速。以十六分之一磚塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例來(lái)說(shuō),1.2平方英吋的印刷電路板板面空間可轉(zhuǎn)換功率高達(dá)33W至50W。
電信系統(tǒng)總線(xiàn)可以在36V至72V的電壓范圍內(nèi)操作,這個(gè)電壓范圍比容差較小的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)總線(xiàn)更為廣闊�？偩�(xiàn)轉(zhuǎn)換器負(fù)責(zé)在總線(xiàn)上進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換,其中的每一張子卡都互相分隔開(kāi)。轉(zhuǎn)換器采用這種磚塊格局尚屬首次,但磚塊結(jié)構(gòu)有它的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)樽涌ㄉ系墓╇娍芍苯虞斎胴?fù)載電路。近年來(lái)數(shù)字信號(hào)處理器及數(shù)字特殊應(yīng)用集成電路大受歡迎,因此中間總線(xiàn)結(jié)構(gòu)便應(yīng)運(yùn)而生。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是總線(xiàn)轉(zhuǎn)換器可以提供隔離的12V至14V供電,而卡上負(fù)載的點(diǎn)負(fù)載穩(wěn)壓器則負(fù)責(zé)進(jìn)一步的功率轉(zhuǎn)換。
設(shè)計(jì)電源供應(yīng)器的工程師一旦為應(yīng)用系統(tǒng)選定電路布局之后,便要面對(duì)以下的問(wèn)題：究竟需要多少功率轉(zhuǎn)換級(jí)1？轉(zhuǎn)換器究竟應(yīng)采用硬開(kāi)關(guān)還是軟開(kāi)關(guān)？由于這兩個(gè)問(wèn)題的關(guān)系,選用哪一類(lèi)開(kāi)關(guān)及整流器便顯得極為重要。大部分磚塊式轉(zhuǎn)換器都采用功率MOSFET組建電源開(kāi)關(guān)及低電壓同步整流器。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,MOSFET技術(shù)已相當(dāng)成熟,現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師甚至可以選用具有標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)通狀態(tài)電阻(RDS-ON)的溝道型芯片及極間電容較低的平面型芯片。電壓及電流的額定值一旦確定之后,選用哪一類(lèi)芯片便要視乎芯片的最大損耗究竟來(lái)自開(kāi)關(guān)速度還是來(lái)自導(dǎo)通狀態(tài)電阻？近來(lái),CDG/ CGS比率受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師高度的重視,因?yàn)檫@個(gè)比率是顯示高功率、高頻率的半橋式功率轉(zhuǎn)換級(jí)會(huì)否出現(xiàn)射穿情況的指標(biāo)。
