市场上采用了越来越多的 LSI(Large-ScaleIntegration,大规模集成)芯片,这些 LSI 芯片便需要 POL(Point-of-Load,负载点)DC-DC 转换器来调节电源。本文将为您介绍 POLDC-DC 转换器的发展趋势与村田制作所(Murata)的解决方案。

  

POLDC-DC 转换器市场需求日益扩大
随着 5G 和 IoT 为代表的大趋势发展,使得基站和服务器等装置,日益需要进行高速与大容量处理,必须采用越来越多的微处理器、DSP、FPGA、ASIC 之类的 LSI 芯片,由于芯片的制程越来越精密,LSI 芯片的性能也日益提高,而这些 LSI 芯片便需要采用 POLDC-DC 转换器来调节电源,才能充分地发挥芯片的性能。

  

POLDC-DC 转换器便是紧挨着 LSI 芯片所配置,能够提供接近负载的分布式电源。POL 电源在靠近负载处单独放置电源调节器(线性稳压器或 DC-DC 转换器),解决了这些高性能半导体器件所面临的高峰值电流、低噪声裕量等设计挑战。

  

随着这些 LSI 芯片制程的精密化,因此给 LSI 芯片供电的电源电路必须降低电压并增大电流。降低电压后,可以防止 LSI 芯片失灵,因此需要提高电压精度并在负载变化时能够高速响应。此外,当使用大电流后,开关电源的功率将从 LDO(LowDropout,低压差)稳压器输出,即使先前电路可以设计得既小型又简易,现在也变得较难设计了。另外,当产生开关功率时,也将出现噪声问题。由于此类原因,要求 POL 必须具备电压精度高、负载波动瞬态响应快、低辐射噪声及紧凑等特性。

  

DC-DC 转换器则是一种将直流转换为直流的器件,由于配套的线路板上搭载各种的 IC,这些 IC 固有的工作电压范围各不相同,电压精度要求也各异,若用电压不稳定的电源供电,会发生失灵等问题。因此,需要 DC-DC 转换器转换为必要的电压,或者使电压保持稳定。

  

DC-DC 转换器的类型一般有 4 种,包括降低电压的电源装置,通常称为降压型转换器(Buck 转换器、Step-down 转换器),另一种则是升高电压的电源装置,称之为升压型转换器(Boost 转换器、Step-up 转换器),也有同时支持升降电压的电源装置,称之为升降压型转换器(Buck-Boost 转换器),以及产生负电压的的电源装置,称之为负电压转换器(反转转换器)。

  

MonoBKTM- 适用于 FPGA 电源轨的较小 DC-DC 解决方案

 

  

  

为了协助设计师与客户解决所面对的问题,并以通过验证的高性能解决方案更快地进入市场,村田制作所推出了适用于 FPGA 电源轨的小型 POLDC-DC 解决方案-MonoBKTM。这些电源模块以小包装形式集成了电感器、场效晶体管(Field-EffectTransistor,FET)、补偿电路和其他无源组件。

  

村田制作所所推出的 MonoBKTMDC-DC 转换器的主要特点包括通过 3D 结构设计和模拟技术来降低噪声,因此可无需或减少使用噪声过滤器,以节省成本和测试资源,此外还可支持快速瞬态响应,通过电路技术来减少外置组件,以节省电容器成本与解决采购交货时间(LeadTime,L/T)问题,由于 MonoBKTM 采用更少的外部电容器来缩小产品尺寸,并可节省 PCB 成本,属于可支持狭窄空间和背面安装的薄型产品,该产品占地面积小,功率密度高,适用于需要高功率密度和小尺寸的复杂应用。此外,MonoBKTM 可以简化产品设计,支持高温操作,产品的稳定度高。

  

MonoBKTMDC-DC 转换器产品系列产品众多,支持多种不同的输入电压(3.3V、5V、12V、24V、36V)与输出电压(0.7V~1.8V、3.3V~5.0V、5.0V~25V、1.0V~5.25V),以及多种输出电流(2.5A、4A、6A、8A、12A、20A、24A、30A),并支持多信道多重输出,提供众多产品规格组合,能够满足不同应用的不同需求。

  

MonoBKTMDC-DC 转换器的目标市场和应用相当广泛,市场包括电信、服务器、工业控制、自动化、仪器仪表、医疗、音频等,主要应用范围包括夹层卡、PCIExpress、边缘计算系统、智能相机、半导体制造设备、AI 机器人、PLC(可编程逻辑控制器)、医疗设备等,村田制作所的 MonoBKTMDC-DC 转换器将会是相关应用的理想选择。