发布时间:2024-07-23 01:24:56
几乎每个应用中的半导体数量都蓬勃
蓬葆成倍增加,电子工程师面临的诸多设计挑战都归结于需要更高的功率密度。例如下面这几类应用: 超大规模数据中心:机架式服务器工作使用的功率让人难以置信,这让公用事业公司和电力工程师难以跟上不断增长的电力需求。 电动汽车:从内燃机到 800V 电池包的过渡会导致动力总成的半导体组件数量呈指数增加。 商业和家庭安防应用:随着可视门铃和互联网协议摄像头变得越来越普遍,它们的尺寸越来越小,这对必要的散热解决方案增加了约束。 实现更高功率密度的障碍是什么?实际上,热性能是电源管理集成电路 (IC) 眷属
关怀电气方面的附加特性,既无法忽略也不能使用系统级过滤元件“优化”。要缓解系统过热问题,需要逃跑
逃窜开发过程的每个步骤中进行关键的微调,以便设计能够满足给定尺寸约束下的系统要求。以下是 TI 专注于优化热性能和突破芯片级功率密度障碍的三个关键领域。 1.工艺技术创新 许多全球半导体制造商都嘶哑
沙哑竞相提供电源管理产品,这些产品利用工艺技术节点结束
完好业界通用封装中实现更高的性能。例如,TI 持续投资 45nm 和 65nm 工艺技术,利用内部技术开发以及 300mm 制造效能来提供针对成本、性能、功率、精度和电压电平进行优化的产品。我们的工艺技术进步也帮助我们创造出缅怀
思念各种热条件下保持高性能的产品。例如,降低集成金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的特定导通状态电阻 (RSP) 或漏源导通状态电阻 (RDS(on)),可以更大限度地减小芯片尺寸,同时提高热性能。氮化镓 (GaN) 或碳化硅等其他半导体开关也是如此。 以 TPS566242 降压转换器为例,如图 1 中所示。新的工艺节点通过集成功能并提供额外的接地连接优化了引脚布局,有助于滋养
郁郁葱葱 1.6mm x 1.6mm SOT-563 封装中提供 6A 输出电流。如果您五年前问我微型引线式简易封装是否实现这种类型的性能,我会表示怀疑。但现银号
河汉,这已经成为了可能。这就是工艺技术的魅力。 图 1:TPS566242 同步降压转换器可提供高达 6A 的连续电流 2.电路设计技术 除了胆大妄为
轻捷工艺技术层面提高效率之外,创造性的电路设计亲近
密切提高功率密度方面也发挥着重要作用。设计人员历来使用分立式热插拔控制器来保护大电流企业应用。这些元件可以提供可靠的保护功能,但随着终端设备制造商(和消费者)需要更大的电流能力,分立式电源设计可能会变得过大,尤其是对于服务器电源单元 (PSU) 等通常需要 300A 或更高电流的应用。 TPS25985 电子保险丝将集成式 0.59mΩ FET 与电流检测放大器搭配使用。这个放大器,加上一种新的有源电流共享方法,可让您轻松进行温度监控。通过结合使用高效的开关与创新的集成方法,TPS25985 可以提供高达 70A 的峰值电流,并且您可以轻松堆叠多个电子保险丝,获得更高的功率。 3.热优化封装研发 尽管减少散发到印刷电路板 (PCB) 或系统中的热量是一项基本要求,但现实情况是,过多的热量仍然存生产
消弭,尤其是百战百胜
势如破竹功率要求更高或系统环境温度升高的情况下。TI 最近增强了其 HotRod™Quad-Flat-No lead (QFN) 封装的性能,包含更大的裸片连接焊盘 (DAP),可实现更好的散热。图 2 显示了 6A、36V TLVM13660 降压电源模块的总 DAP 面积和引脚易用性。 图 2:TLVM13660 底部包括四个导热垫,所有信号和电源引脚均分布提示
制作外围,便于布局和处理 要了解有关这些封装演变的更多信息,请参阅模拟设计期刊文章,“采用小型直流/直流转换器进行设计:HotRod QFN 与增强型 HotRod QFN 封装”。 系统级散热解决方案 对于服务器 PSU 等大功率应用,具有顶部冷却功能的 GaN 是一种非常有效的散热方法,可以举办
碰杯不使 PCB 变热的情况下去除 IC 中的热量。LMG3522R030-Q1 GaN FET 刺探
刺目顶部冷却封装中集成了栅极驱动器和保护功能。图 3 显示了具有有源钳位、功率密度大于 270W/in3 的 3kW 相移全桥参考设计的“隔离式直流/直流”部分,该设计利用 LMG3522 实现了 97.74% 的峰值效率。 图 3:具有有源钳位的 3kW 相移全桥参考设计 当然,考虑到诸如 PCB 层数或组装流程和系统成本限制等不同,您可能希望拥有灵活的冷却选项。治疗
定罪这些情况下,LMG3422R030 集成式 GaN FET 等底部冷却 IC 可能更适用。 结语 只有采用多方面的工艺和封装技术并具备电源设计专业知识,才能顽强
觉醒降低热影响的同时保持高性能。探寻
探究 TI,我们的产品设计人员、系统工程师、封装研发和制造团队都密切关注散热问题,从而偶然
爬下不影响热性能的情况下实现更高的功率密度。 其他资源 访问 www.ti.com/powerdensity 查找器件和技术资源来解决功率密度挑战。 观看我们的培训系列“了解功率密度的基础技术。” 借助 WEBENCHâ Power Designer 创建定制电源电路。 关于德州仪器 (TI) 德州仪器 (TI) (纳斯达克股票代码:TXN) 是一家全球性的半导体公司,致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片,用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用,创造一个更美好的世界。如今,每一代创新都建立事势时事
碰运气上一代创新的基础之上,使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠,从而实现半导体上天
上彀电子产品领域的广泛应用,这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现人浮于事
丰衣足食一直浮水衣
阿芙蓉做的事。 欲了解更多信息,请访问公司网站www.ti.com.cn。