集成創(chuàng)新

實(shí)現(xiàn)最佳功率密度的最后一個(gè)方法是集成。具有高性?xún)r(jià)比的集成減少了寄生效應(yīng)，減少了物料清單，提高了效率并節(jié)省了空間。集成可適用于電源管理的多個(gè)方面。它可能需要在 IC 中添加更多的電路，在封裝中添加更多的組件，或者通過(guò)其他物理或機(jī)械方式在電源解決方案中封裝更多的組件。在這一領(lǐng)域中，一些技術(shù)領(lǐng)先的例子包括與 GaN FET 集成的驅(qū)動(dòng)器、用于降低關(guān)鍵環(huán)路電感的電容器集成以及無(wú)源組件的 3D 堆疊。

添加帶有開(kāi)關(guān)功率 FET 的柵極驅(qū)動(dòng)器有很多好處。開(kāi)關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)環(huán)路電感減小，可使開(kāi)關(guān)速度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定、組件更少。GaN FET 尤其受益于這種集成。LMG3522R030-Q1 等器件還包括過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)和監(jiān)視等附加功能（請(qǐng)參閱圖 22）。這種集成極大地簡(jiǎn)化了電源管理解決方案，并使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崿F(xiàn) GaN 必須提供的所有功能。

集成的另一個(gè)途徑是在 IC 封裝中加入無(wú)源組件。集成高頻去耦電容器是 LMQ61460-Q1 中使用的一種技術(shù)，如圖 23 所示。集成電容器可以通過(guò)減少臨界環(huán)路寄生電感和降低 EMI 來(lái)提高效率。該電源解決方案還可以在不犧牲系統(tǒng)穩(wěn)健性或超過(guò)熱限制的情況下增加開(kāi)關(guān)時(shí)間，從而提高開(kāi)關(guān)頻率，并通過(guò)使用更少的 EMI 濾波組件減小解決方案尺寸。UCC14240 利用磁性元件集成來(lái)提供隔離式輔助電源，而無(wú)需外部變壓器。該方法減少了尺寸和設(shè)計(jì)復(fù)雜性并降低了 EMI。

通過(guò)集成實(shí)現(xiàn)的最后一個(gè)例子是組件的 3D 堆疊，這通常發(fā)生在帶有集成無(wú)源組件的電源模塊中。圖 24 以 TPS82671 為例。該器件將電源 IC 嵌入層壓基板中，并在頂部放置一個(gè)電感器以及輸入輸出電容器。這個(gè)極小的解決方案不需要其他組件。簡(jiǎn)單的集成概念可以取得驚人的效果，節(jié)省 PCB 面積并簡(jiǎn)化電源解決方案。