以較高的開關(guān)頻率在負(fù)載點(diǎn) (POL) 應(yīng)用中工作

　　這一小尺寸、高效率的高頻封裝使得總體電源設(shè)計(jì)具有非常小的占位面積。 MOSFET、輸入電容、電感和輸出電容都嵌入到一個(gè)非常小的區(qū)域。 小尺寸電源系統(tǒng)最小化了開關(guān)節(jié)點(diǎn)區(qū)域，降低了從 SW 節(jié)點(diǎn)輻射出電磁干擾 (EMI) 噪音的風(fēng)險(xiǎn)。

　　封裝底部的裸露 GND 和 V+ 焊盤支持從 MOSFET 晶圓到銅箔到環(huán)境的高效熱耗散路徑。

　　在設(shè)計(jì)具有最少寄生參數(shù)和最佳開關(guān)性能的封裝時(shí)，輸入電容與封裝 V+ 到 GND 引腳之間形成的小環(huán)路大小至關(guān)重要。 Power Clip 封裝上優(yōu)化的 V+ 和 GND 引腳布局支持輸入電容非常緊密的布局，以最大限度地減少環(huán)路面積，并減少寄生電感和開關(guān)損耗。

　　如圖10所示，在 Power Clip 設(shè)計(jì)中，高頻開關(guān)環(huán)路顯著減小。 在開關(guān)轉(zhuǎn)換期間，比如從 LS-off到 HS-on或從 HS-off到 LS-on，電流必須快速從一個(gè) MOSFET 轉(zhuǎn)換到另一個(gè)。 這一轉(zhuǎn)換操作發(fā)生在由兩個(gè)功率 MOSFET 和輸入電容組成的環(huán)路之間。 該環(huán)路中的瞬態(tài)開關(guān)比輸出電感中電流的紋波頻率快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 因此，這是決定開關(guān)損耗的環(huán)路。 對(duì)于一對(duì)分立式 MOSFET ，開關(guān)電流在返回到輸入電容之前必須流經(jīng)整個(gè) HS 和 LS Mosfet。 對(duì)于 Power Clip 封裝，電流出入于一個(gè)緊密環(huán)路中封裝的同一面，僅由兩個(gè)引腳的間隔隔開。 在分立元件的布局中，高頻環(huán)路大小受到 MOSFET 的封裝尺寸的限制。 對(duì)于 Power Clip，環(huán)路大小受到輸入電容的大小的限制。

　　為高頻同步整流低壓轉(zhuǎn)化器優(yōu)化設(shè)計(jì)的Power Clip 33 MOSFET

　　本節(jié)展示一個(gè)典型的電源系統(tǒng)的詳細(xì)分步設(shè)計(jì)，并展示因高操作頻率和高效率相結(jié)合而減小的板面積。

　　對(duì)于芯片組電源，選作目標(biāo)工作條件的一個(gè)常見設(shè)計(jì)是 12 Vin，1.6 Vout和 25 Aout。 對(duì)于操作頻率，選擇了兩個(gè)點(diǎn)： 300 kHz 和 600 kHz。 輸入電容、輸出電容和輸出電感的元件尺寸都因較高的操作頻率而減小。

　　較高的操作頻率可改善瞬態(tài)響應(yīng)，同時(shí)保持紋波不變，并減小電感和電容的元件大小。

　　表1展示操作頻率為 300 kHz 和 600 kHz 時(shí)的設(shè)計(jì)示例。 與 300 kHz 的分立式 MOSFET 設(shè)計(jì)相比，在 600 kHz 時(shí)使用 Power Clip 33 MOSFET 可讓設(shè)計(jì)人員節(jié)省 42% 的總 BOM 面積。

　　數(shù)據(jù)測(cè)量效率、功率損耗、溫度上升

　　在一個(gè)同步降壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，MOSFET 的額定電流基于若干因數(shù)的折衷：

　　a. MOSFET 的最大 TJ
　　b. 輸出功率
　　c. 效率
　　d. RΘJA 熱阻

　　通過封裝結(jié)構(gòu)的顯著改進(jìn)以及高級(jí)硅技術(shù)，Power Clip 33 MOSFET 封裝可在一個(gè) 3.3 x 3.3 mm 的占位面積中提供 20 A 解決方案。 為了評(píng)測(cè) Power Clip 33 Dual MOSFET 的性能，我們測(cè)試了FDPC8011S和兩個(gè)備用的大尺寸設(shè)計(jì)，即一對(duì)分立式Mosfet HS Power 33 (FDMC8588) / LS Power 56 (FDMS8560S) 和 FDMS3624 Power 56 Dual MOSFET。圖11展示了封裝尺寸的發(fā)展。