電源工程師的μModule使用手記

“這絕對是款傻瓜型芯片。”一位資深的電源工程師朋友在用過μModule后這樣對我說。

最近在一款結(jié)構(gòu)非常緊湊的、性能非常高端的醫(yī)療電子產(chǎn)品B超中，他們用到了一款μModule芯片。用了LTM4600后的板子立刻變得非常簡潔，調(diào)試基本不費(fèi)功夫，輸出不管是調(diào)整率、動態(tài)負(fù)載特性、紋波噪聲，都具有不錯的表現(xiàn)，散熱性能也相當(dāng)好。

他表示，在以前的產(chǎn)品中，一般會用分立器件來實(shí)現(xiàn)BUCK電路，這樣，除了控制芯片之外，還需要選擇輸入輸出電容、二極管、開關(guān)管、電感和其它采樣、補(bǔ)償器件，工作量比較大，對整體的可靠性也有一定限制。尤其是不確定因素比較多的電感，大部分還需要自己設(shè)計(jì)，選擇合適的磁芯和繞線。除此之外，PCB layout也是比較麻煩的地方，如果器件布局和走線不合適，還會造成環(huán)路不穩(wěn)定問題或者EMC問題。

目前有很多公司推出了集成開關(guān)管和二極管的控制芯片，極大的減小了設(shè)計(jì)的工作量，但是電感的集成還是跨時(shí)代的，他補(bǔ)充道。

與分立器件比起來，μModule的最大優(yōu)勢體現(xiàn)在大電流輸出上，尤其是能直接并聯(lián)使用以獲取更大的電流，在并聯(lián)后，還可以自動實(shí)現(xiàn)均流。雖然在小電流上，分立器件在成本上有優(yōu)勢，并且也可以實(shí)現(xiàn)小面積布板。“不過，分立器件因?yàn)槠骷容^太多，經(jīng)驗(yàn)不足的新人布局有時(shí)候很亂，使得性能下降?！彼f。

“但是，唯一遺憾的是，μModule太貴了！”他抱怨道，“如果用分立器件實(shí)現(xiàn)μModule功能，那么成本要低的多。如果我用分立器件實(shí)現(xiàn)，一塊板子PCB+所有器件的成本絕對不超過30人民幣。而μModule基本都是10美金以上的價(jià)格?！彼硎?。

帶著這個(gè)問題，我請教了凌力爾特公司的電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場經(jīng)理Tony Armstrong，拋出了心中的疑問：“這么貴的產(chǎn)品會用在哪些終端應(yīng)用中？”吃驚的是，他對此并不介意，而是從整體的角度向我“計(jì)算”了一下成本。

拿最近推出的降壓-升壓型產(chǎn)品系列的首款器件LTM4605來說，該器件在4.5VIN至20VIN 范圍內(nèi)工作，調(diào)節(jié)0.8V至16V的輸出電壓，提供高達(dá)150W的輸出功率，在15mm×15mm×2.8mm焊盤網(wǎng)格陣列(LGA)塑料模制封裝中集成了同步降壓-升壓型DC/DC控制器、4 個(gè)N溝道MOSFET、輸入和輸出旁路電容器以及補(bǔ)償電路。

雖然LTM4605的官方報(bào)價(jià)為：1,000片批量購買時(shí)每片18.85美元。但該器件只需要一個(gè)電感器、反饋和檢測電阻以及大容量電容器就可實(shí)現(xiàn)非常扁平、緊湊和高效率的設(shè)計(jì)。如下圖所示：

對于網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)和汽車系統(tǒng)以及由電池供電的大功率設(shè)備等應(yīng)用來說，LTM4605可輕松實(shí)現(xiàn)緊湊的穩(wěn)壓器解決方案。

再來看傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式：

整個(gè)方案的實(shí)現(xiàn)看起來要復(fù)雜的多，如果考慮日益飛漲的原材料價(jià)格(PCB的價(jià)格也在一路上漲)、多個(gè)分立器件的采購周期、產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期等，甚至，為了設(shè)計(jì)出更穩(wěn)定的產(chǎn)品，公司還需要增加更多的人力成本，總成本也并非一些元器件之和那么簡單。

印象中μModule一般都是用在高端產(chǎn)品中，但是Armstrong卻不這么認(rèn)為，他指出，事實(shí)上，μModule已經(jīng)被一些中端產(chǎn)品采用，而未來，隨著客戶對更快上市速度、更可靠的產(chǎn)品性能的追求，其應(yīng)用也必然會更廣。