电源模块产品介绍

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那刚刚我所讲到的就是 我们电源模块的基本的背景 以及我们电源模块 基于封装的技术的性能 接下来呢那我们就会给大家去介绍一下 我们 TI 的电源模块产品线 我们 TI 的电源模块产品线呢 就是说有两大特点 第一个就是我们的封装多样 刚刚大家也介绍了有三大类的封装 跟我们 IC 其实是对应的 同时呢它可以支持比如说贴片 表面贴片 以及比如说是带引脚的这样焊接 同时呢我们也有这种过孔的封装 还有就是我们的 TI 的电源芯片呢 也会去给大家去做 比如说 Pin 2 Pin 设计的时候做考量 我们比如说有些像带引脚的这样的封装 还有我们的这样的过孔的封装 我们都会去尽量去确保有 P2P 的方案 电气特性来讲 那我们的整个的产品线也是非常完整的 我们输入电压已经 包含了从2.2伏到60伏的这样宽范围 输出电流呢最高可以支持到 70A 功率也非常大 那基本上可以满足 我们对一般电源 IC 的需求 同时呢我们也会给客户考虑 就是说如果他们需要更大的电流 那我们支持多相 也就是 stackable 的这样的方式的连接 能将我们原来的标准电流 乘以它的相应的相数 就是它最高可以支持的大电流 同时呢我刚刚也讲了 我们会支持 EMI 的测试 EMI 这一关呢我们也帮大家提前去过了 所以大家在设计时候不用做过多的考虑 如果把我们整个的电源模块产品线的分布 给大家展示一下 大家可以看到那我们 横轴是我们的输入电压 纵轴是我们的输出电流 大家可以看到就是说 在我们屏幕的左下角这一块 是我们小功率的这样的应用 基本上输入电压在 17 伏以内 电流在 3 到 4 安以内 这种封装呢是以我们刚刚所讲的 MicroSiP 也就是 Embed 这样的封装为主导 它主要的特点那就是刚刚讲了非常的小 如果我们再把输入电压增加 我们还看 4A 以内的话 这这个时候呢就换成了我们的有引脚 还有我们 QFN 的封装 当然这里还有我们 36V 最新推出的 36V 0.5A 和 1A 的 MicroSiP 封装 是我们最新的产品 其他呢都是我们带引脚和 QFN 的封装 那它主要可以支持到比如说输入电压60伏 可以支持到三四安的电流 如果我们把电流增大 大家可以看到这里面有些可以支持到36伏 还有17伏还有20伏的这样的应用 那它基本上电流都有在 10 安 或者更高的 35 安的水平 基本上大家可以看到 就是说整个电源模块的产品线来讲 可以覆盖了我们 60 伏以内的 基本上所有的电流等级和电压等级 我们接下来呢就看一下 如果我们细化的去看一下 这些我们电源模块的新产品的话 大家可以找到我们 TI 的 最新的工艺以及我们最新的技术 这里会给大家重点去介绍一下 以下这些产品 大家可以看到他们的电压从 输入5.5伏到17伏到还有28伏还有36伏 电流呢也是有小电流 2A 3A 1A 0.5A 也有呢更大的电流 比如说像 6 安 8 安 35 安 这些呢就是我们近期重点推出的 也是我们在封装 以及技术方面最高突破的电源模块产品 我们走进他们去 一一去给大家做简单的介绍 大家有什么针对这些产品的问题 也可以在线上去做提问 我们后台也有电源模块的相关专家 可以跟大家实时互动 首先看我们第一款 TPSM82480 这样一款芯片 那它是低压的芯片 最高支持 5.5 伏 但是呢它的电流很大 可以支持到 6 安 这一款芯片呢它的体积也做到了非常小 是 3.6×7.9×1.5 毫米 它是开放式的架构 输出电压支持 0.6 伏到 5 伏的宽范围 基本上涵盖了输入电压的主要范围 这样一个电源模块 大家可以看到右手边是它的示意图 还有它的原理图 这个电源模块为了达到六安 其实是我们做了 在原来的 IC 基础上做了两相的设计 基本上一相可以承担三安的电流 这样的两相的设计 那我们在设计电源模块时候 我们就做了对称的电感的分布 大家可以看到左右各有电感在这里 同时它的封装也是非常对称的 这样对称的设计呢 是非常有利于我从芯片两个 电源模块两个方向去做均匀的散热 同时呢它的 EMI 的特性呢也比较好 那这就是他这样封装的特点 那它的电气特性呢也比较优异 那它有比较低的23毫安的静态电流 支持反馈精度正负1% 有 power good thermal good 相关的引脚 同时呢它可以支持可调软启动时间 这款电源芯片主要针对的应用场景 是我们比较熟悉的 比如说像 point load 比如说像通讯类基站类的产品 还有像我们的固态硬盘 以及我们的笔记本电脑还有手提电脑 那这些应用都可以 大家可以考虑这一款 5.5 伏 6 安的这样一款产品 刚刚讲到了它的热 这里实测了一下它的热的情况 在输出满载六安正常的输入输出电压 5 伏转 3.3 伏 输入 5 伏输出 3.3 伏的这样情况下 那它的整个的芯片表面的最高温度是65.5度 那非常优异了对不对 那如果看一下它的温度特性曲线的话 那大家可以看到基本上我们在六安的时候 它所能支持的最高的环境温度已经超过了85度 也就意味着在工业类的应用 比如说最高需要有要求 85 度的 这样环境温度的情况下 它的满载输出是没有任何问题的 所以它的热性能是非常优异的 那讲完第一款芯片之后 那我们接下来看更高电压的水平 那比如说像我们 17 伏输入的 1A 到 3A 的这样 family 的芯片 那他们是82130 140 和 150 那这个芯片它的封装就是 我我们刚刚讲的 MicroSiP 的封装 那它就是 PCB 的基板 上面就焊了这样贴片的电感 那背部是 QFN 样式的引脚分布 这个芯片的最大最大的特点就是 刚刚讲了 MicroSiP 的特点就是小 我们如果把这个芯片放在我们的 食指的这个上面的话 它是可以是非常小的小家伙 大家可以想象一下 它在实际 PCB 板设计的时候 它的占用面积是多么多么的小 这个 1A 2A 3A 呢都是 P2P 的方案 大家在设计时候呢只要加输入电容 输出电容反馈电阻 以及功能性的电容电阻 两个就可以完成设计了 那这个封装它是 3×2.8×1.5 毫米 那非常非常的小 这种这个电气特性方面 它是用了我们 TI 域名的 DCS 控制模式 也就是我们可以认为它是一种 恒定导通模式的一种变种 同时呢这款电源芯片呢可以支持 这种静态功耗比较低 还可以支持轻载高效 轻载高效也就意味着 它在轻载的时候可以做降频的这样动作 确保呢开关频率得到有效的降低 从而提高轻载或者 standby 也就是待机的时候这样的效率 同时它支持百分之百的占空比 可以大家如果输入输出 电压比较相近的时候可以用到 同时它的静态功耗跟刚刚芯片一样也很低 它也支持其他的具体的特色功能 这款芯片主要针对的市场呢 也是 point load 还有比如说数据板卡或者说是网卡 还有像服务器母板 还有像我们的通讯类的 比如说我们通讯中用到的光模块 由于它对体积有非常高的 还有高度有非常高的要求 对这种面积有要求的应用场合 最适合用这种 MicroSiP 的封装的芯片 接下来我们进一步把电流提高 我们看到这里有一款输入14伏 输出电流十安的 TPSM84A21 或者 212 这样一款芯片 那这款芯片呢它是 15×9×2.3 毫米 整个的电源芯片的体积 大家可以看到它这种是基于 PCB 基板的这样的设计 就是我们刚刚举的那个图中的例子 那这款芯片呢他其实最大最大的优点就在于 我们把我们的输入电容和输出电容 也集成在了我们的这个电源模块当中 大家可以看到在设计外部的原理图的时候 输入电容和输出电容就不用添加了 只需要简单的去添加电阻 那这个电阻的作用 就是为了调节我们的输出电压范围 或者说是调节准确的反馈电压或者输出电压 其他呢就不需要做任何的外部元器件的添加 所以它的设计是非常简洁的 基本上就是说芯片 或者说我们的电源模块的体积还有面积 就是整个方案的面积 这种方案呢主要是给我们 通讯类的基站类的通讯基础设施 还有我们的存储器我们的固态硬盘 我们的路由器这些大功率 需要大电流的这样场合的应用 同时呢就是说为了减小我们的面积 提高我们 PCB 板的利用度 这款芯片可以支持我们 PCB 背板的贴片 它是 2.3 个毫米的高度 基本上可以在背面也给大家去节省面积 同时呢去充分利用 PCB 板的有效的空间 跟我们之前一款叫 LMZ31710 的电源模块去做对比 那这个这款也是 右手边这款也是电源模块 大家看到没有电感在这里 但是呢它需要输入电容和输出电容 还有配置的电阻网络 这一款原来的一款电源模块呢 它的整个的方案的面积呢 是 495 个平方毫米 那大家可以看到就是说 主要是为外部元器件的面积 去那给全部占据了整个的 PCB 对比一下我们的 TPSM84A21/2 的话 那它的整个的面积的话只有190个平方毫米 整个的 solution 的面积2.3个毫米高 大家可以看到只加了一个电阻在这里 那所以它是非常非常小的 而且呢也非常非常简单 就是电阻嘛配置一个输出电压就可以了 那刚刚讲了一款大电流 我们看一下同样也是支持大电流 但是输出电压可以支持到17伏 这里有 4/6/8A 的 P2P 的family 他们是 TPSM84824 和 84624 84424 这款芯片呢大家可以看到右上角是示意图 它是开放式的电源模块架构 它这个开放式的电源模块呢 就是说他为了节省我们的整个的体积 我们将我们的电感 直接架在了我们的 IC 的上面 所以这里看不到我们的电源 IC 它是在电感的下面一点 这里呢也给大家去合并了 或者说是集成了我们的输入电容和输出电容 以及其他的功能的电路 整个的产品的 solution 的 size 呢 就是 130 个平方毫米 这样的方案的话 那其实就是说 刚刚不好意思这个说整个我们芯片 我们的电源模块是在电感这个范围之内的 那外部需要加输入电容和输出电容 所以我们这个电源模块呢就是说 我们加输入电容输出电容以及反馈电阻 还有另外的配置电阻 就可以完成整个 130 平方毫米的这样设计 它可以支持到输出电压从 0.6 伏到 10 伏 整个的频率呢它可以支持到200K到1.6兆赫兹 4/6/8A 的是 P2P 的完整的 P2P 的方案 而且呢它外部只需要陶瓷电容 那除了这些电气特性以外 那这个芯片最大的特点就是说 它的电源管理芯片 它是用了一种叫 TurboTrans 的 我们 TI 域名的这样的一种方式 这个 TurboTrans 呢 它是用来去调节我们的动态响应的 有了这样控制逻辑之后 它可以大大提升我们的动态性能 能确保呢在这种大电流的应用情况下 它即使有大的输出 负载的跳变 它的电压的调整呢也是非常小的 这款芯片的主要的应用场合 也是我们的刚刚讲到的通讯基站类 还有比如说像我们的 SSD 我们固态硬盘 还有像我们的路由器 交换机这样通讯类的 还有我们存储类的应用 同时呢它也可以作为一款强大的 电流的芯片去给我们的板子中的核心 比如说像我们的 DSP 我们的 FPGA 我们的主核去做供电 刚刚讲了这个 TurboTrans 的这样的功能 TurboTrans 它到底有多么神奇 那比如说我们给这款芯片做动态的测试 大家可以看到这里给到了电流阶跃的信号 大家知道就是说 DCDC 的话 它在动态响应的时候呢必然会有环路的调节 也就是有环路的延时效应 会导致呢我们电压呢会有波动 这个电压呢在 比如说我们这种电流向上 就是说我们的电流增加的这个时候 那我们的输出电压呢 会有向下的跳变 这个向下的跳变也就这个大小 以及它的响应的时间 也就决定了我们这个芯片动态响应的好坏 我们一般是希望这个电压跌落的越低越好 同时呢它回调的速度呢 时间呢越短或者越快越好 我们由于引入了这个 TurboTrans 之后 那我们通过我们调节我们这个 TT 引脚上面的这个电阻 我们就可以去调节我们的 这个动态响应的速度 大家可以看到选择不同的这个 tt 这个引脚的 Rtt 的电阻 可以得到不同的动态响应的效果 非常满足这种大电流情况下 大家希望调节动态 并且去追求更好的动态响应的这样需求 那讲完了刚刚 4/6/8A 的芯片 我们再看更大电流 比如说我们 15V 输入 35A 的 TPSM846C23 C24 这样一款芯片 这个芯片呢它是支持 35A 同时呢它也可以允许我们两相共同使用 做一个 stackable 的应用 所以他两相总共可以支持到最大电流70A 这样的电源芯片呢它有两个版本 一个版本是支持PMBus的版本 一个版本是没有PMBus 大家可以根据实际需求做C23和C24的选择 它的体积呢也相对来讲 在这个范围内呢也是非常小的 15×16×6.4是开放式的架构 电感也是架在我们的电源 IC 的上面 这个芯片的应用场合呢是以下几类 主要是针对通讯类 网络的设备 还有像我们的工业类我们的测量测试设备 还有我们的企业类的存储 视频的播放 以及我刚刚讲到的主核的供电 如果我们看它的原理图 那这个电源芯片呢由于它是大电流的芯片 大家知道就是说随着电流的增加 我们在 PCB 板上 或者我们在 cable 也就是我们的输出走线上面呢会有电压降 为了去达到更好的我们的输出负载调整率 也就是不管是在任何的输出电流 不管是大电流小电流的情况下 我们都维持我们受端电压的非常稳定 我们这里引入了一个远程反馈的 PIN 脚 我们将受端的电压直接反馈回来 而不是直接在我们的输出电容 去通过反馈电阻直接这样反馈回来 这种控制方式呢就有效的去中和了 我们输出侧由于输出走线所引起的电压降 所以它的负载调整率性能非常优异 0-35A 基本上可以只在一百个毫伏的 这样的变化范围之内 非常非常的精准 非常的适合这种大电流的情况下 对输出电压有高精度要求的这样一种场合 那刚刚是讲了大概是12伏输入电源 也就是比如说我们刚刚所说的 17 伏输入 15 伏输入这样的电源芯片 接下来给大家重点推荐更高电压的 这款芯片呢我想重点介绍一下 这款电源芯片是我们 MCP 产品线的 一款主打的一款电源芯片 我是作为这款芯片的系统和应用工程师的 参与到了这款芯片的研发以及设计当中 所以我对他非常了解 我想在这里花时间给大家介绍一下 这款芯片呢它是 28 伏 最高可以支持 28 伏输入的芯片 它最高电流可以支持到输出 2.5 安 比如说在 12 伏输入的时候 平均保证可以确保的输出电流是 2A 这样电源模块呢 它是主要是为了我们 比如说像12伏输入电源 以及24伏输入电源轨的客户需求所做的设计 它所支持的输出电压呢是最低是 1.2 伏 最高是输出在六伏到七伏的水平 这款芯片呢它也是有极低的静态功耗 同时呢也支持轻载高效 我们在轻载的时候会做降频的处理 这款芯片呢最大的还有一个特点 就是说大家可以看到它右面的 这样的示意图的架构 那他这种 QFN 的封装呢 就是我刚刚讲的其中的一类 QFN 的架构 就是我们直接将我们的裸 Die 不经过一次封装 直接放在我们的 Lead Frame 上 焊接在 Lead Frame 上 之后呢将我们的电感以及电容 也同时焊接在 Lead Frame 上 再经过一次封装直接形成电源模块 那这样的呢就减少了 我们芯片一次封装的成本 同时呢就是说减少了一次封装 所带来的电源模块额外平面面积的增加 所以这款芯片呢它的特点就是 第一它体积小 在 28 伏芯片中呢它是算是很小的了 4×4.5×2 毫米的这样的体积和面积 之后呢就也就是说 由于省去了一次封装 IC 的这样的成本 所以这款芯片呢也是非常低成本的设计 它在相应的 QFN 封装 相应的输入电压 和输出电压等级的电源模块当中 它是成本是做的最低的 这款电源模块呢主要是为了 12伏和24伏电源轨的这样输入的应用 同时它适合工业类通讯类 以及比如说大家经常考虑到的 像 LDO 的应用场合 我们可以做 DCDC 方案的替换 可以大大提高我们的热性能 以及我们的效率 所以大家如果有以下的需求 可以考虑用我们这款 TPSM84209 这款 84209 的芯片呢它是输出可调 通过反馈电阻可以调节输出电压 同时呢他也支持 EMI 的测试 我们具体的性能呢 大家可以参考它的规格书 大家可以看到整个方案来讲 我们基本上只要考虑 输入电容和输出电容的面积 他也就是整个的方案的面积 相对于我们的自己的其他的芯片 还有我们的竞争对手来讲 它这个面积也是做到了最小 还有另外一款28伏的 也是我们产品线的电源模块 这个电源模块呢它是 TPSM84203 205 和 212 的这样的系列 这款电源模块呢它是 TO220 的 通孔式的插件式的电源模块 它最高支持1.5安的电流的输出 这三款芯片呢其实是我们做了 定输出的这样的设置 我们将输出定在3.3伏输出 5伏输出和12伏的固定输出的这样设置 如果我们看它的整个的样子的话 大家可以看到它是 TO220 的封装 如果大家对 LDO 非常熟悉的话 它其实是跟我们的那个 7805 类型的 LDO 是非常相像的 那我们这款芯片呢其实目的也非常简单 我们就是想去针对像 7805 这样 TO220 的 LDO 去做 P2P 的 DCDC方案 如果客户比如说它们的电流 有增加的需求 同时呢 LDO 的散热呢也不是很好 可以直接考虑用我们的这个 LDO替换的DCDC电源模块去做过渡的设计 这个过渡的设计呢 就是说它的好处就是在于 你不用改你的 PCB 这个 Vin Vout 还有我们的地 这个引脚之间的间距呢 是跟我们这个 7805 的芯片是完全一致的 所以大家可以直接把我们7805拿下来 换上我们这个电源模块 就完成了相应的设计 所以这款片就是针对 我们 LDO 的替换做了一款针对性的产品 这款芯片呢它也是低功耗支持轻载高效 支持 12 伏和 24 伏电源 那接下来我们再看一下更高电压水平的 像我们这里有一款 36 伏 0.5 安和 1 安的电源产品 那这一款就是我们刚刚特重点提到了一下 我们 36 伏这样输入 我们也有我们的 MicroSiP 这样的小封装 那这款芯片是 LMZM23600 601 那大家可以看到这款芯片的 首先尺寸是非常非常小的 如果我们再加上我们的 输入电容和输出电容 那它的整个的尺寸 也刚刚讲了是非常非常的小的 基本上是我们业界 36 伏输入电源 1A 水平的最小的电源模块的方案 它可以支持我们的定输出 比如说像 3.3 伏和 5 伏 也可以支持动态 或者说是也可以支持调节 客户其他的输出电压的水平 它这款芯片的面积呢是 3×3.8 高度是 1.6 个毫米 我们做了相应的 EMI 的测试 这款芯片呢它主要的应用场合是 比如说像我们的工业类的 我们的工厂以及我们的建筑自动化 还有像我们的医疗设备 我们的电网以及我们的防御系统 都可以考虑用我们这款 非常非常小体积 非常非常紧凑的这样一款电源芯片 同时呢它跟其他的电源芯片也类似 它可以支持负压的 buck boost 拓扑的变换 大家知道有些 buck 电源 可以直接用作我们 buck boost 做一个负压的输出 这个也是 buck 的变种 如果我们比较一下 就是说跟我们的竞争对手比较一下 大家可以看到 我们的这个尺寸的面积 是在 30 个平方毫米 竞争对手呢它由于 它的本身的电源模块的体积就比较大 再加上外部元器件比较多 那它是要做到最小 也只能做到 58 个平方毫米 如果要想做非常美观非常整齐的设计 我们可以选比如说像 0805 的 输入输出电容 可以做到这种非常窄 并且非常简洁整齐的 这样 PCB 布板的设计 可以做到 9×3 平方毫米的 solution size 这种非常适合有些客户对面积节省 还有说紧凑的 PCB 布板的需求 接下来我们还可以看到电流稍微高一点的 我们36伏3安的电源模块产品 那它是LMZM33602 603 这款电源模块呢 就是我们所说的传统的 QFN 的封装 需要加输入电容和输出电容以及反馈电阻 还有 RT 的电阻去调频 整个的 solution 的方案就是这样 那它可以支持 2A 3A 的电流 2A 呢它支持 1 伏到 18 伏的输出 3A 支持 1 伏到 13.5 伏 整个的面积是 7×9×4 毫米的高度 这款芯片刚刚讲了它有 RT 的电阻 那这个电阻是用来做频率的调节 从低频的 200k 到高频的 1.2M 大家可以去做相应的调节 找到一个频率正好是最佳的 EMI 以及最佳的频带的范围 同时呢这款芯片呢 我们也做过相应的 EMI 的测试 它的应用场景呢主要也是工业类 那像工业自动化 建筑自动化 电网 医疗 国防 这些可能用到 36V 2A 3A 36V 它可以支持 24V 25V 伏的系统 这也就是 36V 的 电源芯片的主要的应用场景 讲到比较后 我们再看到我们这里 还有一款 36 伏 6 安的电源模块产品 它是 LMZM33604 606 这款芯片呢刚刚我们去做了送样 它还在研发的后期的阶段 即将在近期上市 这款芯片呢它是可以支持 4A 6A 的电流 体积呢只有 10×16×4 个毫米 也可以做到刚刚讲的就是说频率的调节 它的应用场合呢是像自动化测试测量 还有医疗 医疗图像 还有像我们的工业类的电机方面的应用 这款芯片呢它也是 像刚刚那款芯片的设计的构思是一样的 只需要输入电容输出电容反馈电阻就可以了 它也是针对 24 伏 12 伏和 5 伏的 电源轨的这样的应用
课程介绍 共计5课时,1小时8分22秒

电源模块新产品及其技术优势介绍

TI 电源 封装 集成 模块

介绍TI最新的集成电源模块方案以及相关的最新设计与封装的技术趋势。

主讲人简介

郎安东 TI 系统及应用工程师

任职于德州仪器MCP深圳研发产品线专攻开关电源及其相关技术。有多年DC/DC研发和应用工作经验,尤其对低功率Buck降压稳压器有深入研究。目前主要工作职责是电源管理IC的定义,验证,应用设计。

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