用于通信系统的超薄大功率微型模块稳压器

DPSM 的主要好处是降低设计成本，加速产品上市。凭借一种全面和具备简便易用的图形用户界面 (GUI) 的开发环境，可以高效率开发复杂的多轨系统。这类系统可通过 GUI 而不是焊接“白色导线”定位点来做出更改，因此还可简化在线测试 (ICT) 和电路板调试。另一种好处是，由于有实时遥测数据可用，所以可预测电源系统故障，采取预防性措施。也许最重要的是，具备数字管理功能的 DC/DC 转换器允许设计师开发“绿色”电源系统，以最低的负载点、电路板、机架甚至安装级能耗，满足目标性能 (计算速度、数据传输速率 ... 等等) 要求，从而降低基础设施成本以及产品整个寿命期的总体拥有成本。

很多电信系统是通过 48V 背板供电的。这一电压通常会降压至更低的中间总线电压，典型值为 12V 至 3.3V，以给系统中一架一架的电路板供电。不过，这些电路板上的大多数子电路或 IC 都需要在数十毫安至数百安培电流时，在不到 1V 至 3.3V 的电压范围内运行。因此，需要用负载点 (POL) DC/DC 转换器将中间总线电压降至子电路或 IC 所要求的电压。这些电压轨对排序、电压准确度、裕度和监察有严格的要求。

在一个电信系统中，可能有多达 50 个 POL 电压轨，系统设计师需要用一种简便的方法管理这些电压轨，管理其输出电压、排序和最大可允许电流。某些处理器要求其 I/O 电压在内核电压上升之前上升，而某些 DSP 则要求其内核电压先于 I/O 电压上升。断电排序也是必要的。设计师需要简便的更改方法，以优化系统性能，存储每个 DC/DC 转换器的具体配置数据，以简化设计工作。

此外，系统设计师还需要相对简便易用的电源转换器，以满足电路板上其他各种电源轨的要求，但是可用来放置这些转换器的电路板面积却在不断减少。部分原因是，无法将这类转换器安装到电路板背面，因为在机架式系统中，多个电路板是一个挨一个放置的，所以设计师受到组件最大高度为 2mm 的限制。设计师真正喜欢使用的是外形尺寸很小的完整电源，且安装到印刷电路板 (PCB) 后，其高度不超过 2mm。

解决方案

凌力尔特的微型模块 (µModule) 产品是完整的系统级封装 (SiP) 解决方案，可最大限度节省设计时间，解决通信系统中常见的电路板空间和密度等问题。这些 µModule 产品是完整的电源管理解决方案，在紧凑的表面贴装 BGA 或 LGA 封装中，集成了 DC/DC 控制器、功率晶体管、输入和输出电容器、补偿组件以及电感器。用凌力尔特的 µModule 产品设计系统，可显著节省完成设计流程所需的时间，视设计复杂性的不同而不同，最多可节省 50% 的时间。凌力尔特的 µModule 系列将组件选择、优化、布局等设计负担从设计师转移到了器件上，从而缩短了总体设计时间和系统排故时间，最终可加速产品上市。

凌力尔特的 µModule 解决方案在紧凑和类似 IC 的封装中，集成了分立式电源、信号链路以及隔离式设计中常见的关键组件。µModule 产品系列经过凌力尔特严格的测试和高可靠性验证，简化了电源转换设计的设计过程和布局。

µModule 产品系列适用于多种应用，包括负载点稳压器、电池充电器、LED 驱动器、电源系统管理 (采用数字技术管理的 PMBus 电源)、隔离式转换器。凌力尔特的 µModule 电源产品是高集成度解决方案，每一款器件都有 PCB Gerber 文件可用，这些器件解决了时间和空间受限的问题，同时提供高效率和可靠性，而且指定产品可用来构成符合 EN55022 Class B 标准要求的低 EMI 解决方案。

系统复杂性提高和设计周期缩短导致大量消耗设计资源，因此关注点落在了系统关键知识产权的开发上。这意味着，在开发过程中，电源常常被放在一边，直到很晚才会考虑电源问题。由于时间所剩无几，而且专门的电源设计资源也许很有限，因此要设计出占板面积最小的高效率解决方案，同时还有可能要利用 PCB 背面以最大限度提高空间利用率，都会使设计师面临不小的压力。

这正是 µModule 稳压器能够完美解决的问题，µModule 概念从内部看很复杂，从外部看很简单，能够提供开关稳压器那样的高效率和线性稳压器那样的设计简便性。设计开关稳压器时，精心设计、PCB 布局和组件选择是非常重要的，很多经验丰富的设计师在职业生涯早期，都闻到过那种独特的电路板烧焦的味道。在时间有限或电源设计经验有限时，现成的 µModule 稳压器有助于节省时间，减小项目失败的风险。

凌力尔特最新的超薄 µModule 解决方案是 LTM4622。这是一款双通道 2.5A 或单通道、两相 5A 输出降压型电源稳压器，采用 6.25mm x 6.25mm x 1.8mm 超薄 LGA 封装。该器件的高度接近已焊好的 1206 外壳尺寸的电容器，可以贴装在电路板正面。这样的高度使该器件能够满足严格的高度限制，例如嵌入式计算系统中的 PCIe 和先进的 Mezzanine 板卡所要求的高度，如下图 1 所示。

图 1：LTM4622 可安装在 PCB 的背面

凌力尔特的 µModule DC/DC 稳压器还可用来简便地提供大功率和 DPSM 功能。因为多个 µModule 稳压器可以并联，凭借精确的电流匹配 (相互之间的不匹配度标称值在 1% 以内) 提供更大的负载电流，所以出现热点的可能性降低了。此外，在并联的 µModule 稳压器中，只需有一个具备 DPSM 功能即可，因为这个 µModule 稳压器可以提供完整的数字接口，即使其余的 µModule 器件不具备 DPSM 功能也没有关系。图 2 显示了一个 LTM4677 (36A DPSM µModule 稳压器) 与 3 个 LTM4650 (50A µModule 稳压器) 并联的应用原理图，这是一款电流超过 180A 的 DPSM POL 解决方案。

图 2：1 个 LTM4677 DPSM µModule 和 3 个 LTM4650 µModule 稳压器并联，输入的标称值为 12V，输出为 186A、1V。

SMBus INTERFACE WITH PMBus COMMAND SET：使用 PMBus 命令集的 SMBus 接口

ON/OFF CONTROL, FAULT MANAGEMENT, POWER SEQUENCING：接通/断开控制、故障管理、电源排序

PWM CLOCK SYNCH：PWM 时钟同步

TIME BASE SYNCH：时基同步

ADJUSTABLE：可调

UP TO 100A – 130A：高达 100A 至 130A

LOAD：负载

结论

今天的通信系统如果采用具备 DPSM 功能和超薄封装的稳压器，电源设计师就能够以简便、强大的方法，为标称 1.0V 的内核电压提供大功率输出，例如低于 20nm 的最新 ASIC、GPU 和 FPGA 中常见的内核电压。凭借安装到电路板上以后高度不到 2mm 的超薄封装，LTM4622 允许使用电路板背面的空间，如果不是这样的超薄封装，就无法利用电路板的背面。这不仅节省了昂贵的 PCB 空间，还由于整体工作效率提高而降低了冷却要求。

最后，在这类环境中使用 µModule 稳压器很有意义，因为 µModule 稳压器可以显著节省调试时间，允许极大地提高电路板利用率。这降低了基础设施成本以及产品整个寿命期的总体拥有成本。