小尺寸电源模块所遇到的技术问题

电源模块是一种开关模式电源的高度集成封装模块，体积非常小，能够直接焊接在电路板上，用于将输入电压转换为想要的输出电压。与只在芯片上集成控制器和电源开关的开关稳压器IC相比，电源模块还可以集成无数个无源组件。

把组件高度集成，才能减少电源模块尺寸。开关稳压器本身会产生辐射EMI，在相对较高的频率工作时需要高dI/dt。在医疗设备、RF收发器以及测试和测量系统中，通常强制要求EMI合规，这也是信号处理领域的一项关键设计挑战。如果系统未能达到EMI合规要求，或者开关稳压器会影响到高速数字或RF信号的完整性，则需要进行调试和重新设计，这样不仅会延长设计周期，还要重新进行评估，从而导致成本增加。在更密集的PCB布局中，DC-DC开关稳压器一般非常接近噪声敏感型元件和信号路径，这更有可能产生噪声。

与其依赖于繁琐的EMI缓解技术，例如降低开关频率、在PCB上添加滤波电路或安装屏蔽，更好的方法是从源头抑制噪声，即DC-DC硅芯片本身。为了实现更紧凑的DC-DC解决方案，可以将所有组件，包括MOSFET、电感、DC-DC IC，以及所有支持型组件集成到一个类似于表贴IC的微型超模压塑封装中。除了能够实现更安静的DC-DC转换，满足大部分EMI合规标准要求，以及实现小尺寸之外，还需要尽可能减少PCB上输出电容等其他组件的数量，这点至关重要。通过采用快速瞬态响应DC-DC调节器，可以降低对输出电容的依赖。这意味着通过优化内部反馈环路补偿，可在多种工作条件下提供足够的稳定性裕量，支持各种输出电容，从而简化整体设计。

并非始终能够集成所有外部组件。原因如下：某些设置（例如开关频率或软启动时间）应该是可调的，必须向电路发出指令。这些操作可以通过数字化方式完成，但是这可能意味着在系统中使用微控制器和非易失性存储，并支持相应成本。解决这个问题的一种常见方法是使用外部无源组件来实现这些设置。

输入和输出电容通常被集成到电源模块中，但有时候需要从外部连接。通过使用一个外部电阻来设置所需的输出电压，可以减少类型数量，并为应用提供一定的灵活性。如果不需要软启动，则无需将电容连接到相应的引脚上。所有这些功能结合起来，就能够在极小的电路板面积内实现电压转换，采用最少数量的必需组件布局。

对于小型电源，能否提供极高转换效率至关重要，否则可能会遇到散热问题。高度集成的电源模块不仅可用于简化开关电源的设计，还可用于在极小的空间内实现高效的电压转换。