大電流DC/DC轉(zhuǎn)換器的引腳設計

隨著電子系統(tǒng)中數(shù)字電路的電源電壓降至1.0 - 1.5V范圍內(nèi)，以及負載板上的功耗上升，DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊需要提供非常大的輸出電流。轉(zhuǎn)換器制造商日漸迎合業(yè)界對更大功率和更小封裝的需求。例如，5年前，一個半磚轉(zhuǎn)換器最多只能提供30A的電流，而現(xiàn)在半磚轉(zhuǎn)換器最高可提供100A電流。同樣在5年前，四分之一磚轉(zhuǎn)換器僅提供15A，而現(xiàn)在可提供60A電流。雖然這對正在尋求更大功率密度的中國通信系統(tǒng)設計工程師來說是個好消息，但是同時也引發(fā)了如何解決由于更大的電流帶來設備溫度升高的問題。要處理如此大的電流，輸出功率的引腳數(shù)需要翻番。

圖 1，穿過V+ 功率平面的電壓情況，轉(zhuǎn)換器每個引出端有兩個引腳并排。(圖中未顯示名義DC電壓)

圖2，穿過V+功率平面的電壓情況，轉(zhuǎn)換器每個引出端具有兩個引腳，放置在轉(zhuǎn)換器的兩側(cè)。(圖中未顯示名義DC轉(zhuǎn)換器)

現(xiàn)在，DC/DC磚轉(zhuǎn)換器的制造商和用戶中已經(jīng)達成了一個共識：即需要增加附加功率引腳以在轉(zhuǎn)換器模塊和負載板之間更平均地傳輸和分散熱量。但是問題依舊是：這些附加的引腳應該放置在哪里呢?在理想情況下，所挑選的位置應該對用戶最有利，并可提供優(yōu)良的性能。此

外，附加引腳的放置位置應該符合轉(zhuǎn)換器行業(yè)的標準，以免發(fā)生混亂，并可避免獨家供貨，方便用戶選擇。然而，事與愿違的是，一些DC/DC轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)商推出的一些產(chǎn)品，其附加引腳的放置位置并不兼容，在行業(yè)內(nèi)對大電流轉(zhuǎn)換器的標準引腳設計也缺乏共識。因此，系統(tǒng)設計師需要自己決定哪種引腳位置將成為新的標準。如果這個情況不改變，設備制造商將不得不獨家提供他們的大電流模塊，或者接收價格高昂的重新設計。現(xiàn)在是對這個技術問題進行徹底調(diào)查，并研究出一個針對大電流數(shù)DC/DC轉(zhuǎn)換器新標準引腳設計解決方案的時候了。本文的目的就是為中國設計師提供有關解決這個問題的一些技術參考。

首先，應認識到：需要將功率引腳數(shù)量增加一倍并不是因為引腳的電阻。一個直徑為80mil的銅引腳電阻約為20到。當這個引腳承載 100A的電流時，它的功率耗損僅為0.2W。由于這個 100A 從V+ 引腳流出來，并流回返回端(或地)引腳，共損耗了0.4W。通過將功率引腳增加一倍，可以降低至　　0.2W。換句話說，效率為 83% 的 1.2Vout、100A 轉(zhuǎn)換器的損耗約為25W。因此，由于引腳電阻的原因，將功率引腳增加一倍所減少的損耗還不及總損耗的1%。

圖 3，大電流半磚引腳設計，同一引出端引腳并排相鄰放置。