雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems的ClearPower模块解决设计师最艰难的挑战

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John Bazinet，Allegro微系统工程总监雷竞技竞猜下载
Ben West，A雷竞技最新网址llegro MicroSystems应用工程部主管雷竞技竞猜下载

有根本的真理，每个系统设计师必须在电力电子设备时面临。首先，大多数项目需要多轮设计，仿真和试验，以通过EMI（电磁干扰）严格限制。其次，介绍EMI组件的问题将降低系统效率并增加成本和解决方案尺寸。后一点特别相关，因为电源解决方案通常保留了很少的板空间，因此使用大型证明解决方案的选项不再有效。最后，热环境通常比预期更糟糕。

幸运的是，这种情况次数少缺乏急路，近期集成电路设计的发展，系统集成和包装正在为推动力设计师的负载供应。事实上，现在可以始终如一地提供通过CISPR 25级或EN 55025的严格限制的高质量设计，同时还原整体解决方案尺寸和管理热耗散。

雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems的ClearPower模块系列产品采用了“打包系统”的方法，为设计师提供了一段时间以来一直在寻找的答案。ClearPower模块将高性能开关电源或LED驱动器的所有主要元件封装在一个紧凑的封装中，大大简化了设计完整电源解决方案的任务。

最近开发的ClearPower模块的一个例子是Allegro的APM80900（图1），该模块用于LED照明应用。功率电感器、临界旁路电容器和先进的开关调节器IC封装在一个尺寸仅为4×6×2 mm的外壳内，同时采用可布线基板技术将各个子组件连接雷竞技最新网址在一起，并与外部世界相连。

通过将这些关键功率级部件共同定位在密切的范围内，促销EMI的高电流开关路径减少了10倍。另外，通过直接集成和创新的IC设计，总体尺寸可达70％较少常规解决方案。

雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems的ClearPower模块采用MIS（模制互连基板）可布线引线框架封装，具有传统QFN解决方案的外观和感觉。将该技术与行业标准QFN封装结合，并带有可湿侧翼，可确保在最恶劣的汽车工作温度下可靠运行。
虽然开发将通过EMI限制的可行电源解决方案的任务具有电源模块的更容易，但实现高性能要求模块本身设计的整体方法。该承诺涉及结合IC设计，包装技术和被动组件集成来实现所需的EMI，热性能和尺寸。

专业的封装和芯片设计技术使ClearPower模块能够实现优异的散热特性。这一因素至关重要，因为IC和电感器都是热源，并且封装在同一紧凑封装中。值得注意的是，在ClearPower模块内部署多层可布线封装技术（这在传统单层引线框架中是不可能的），允许创建最大化散热的连接和组件间距。模块封装的可布线内层用于与IC和无源元件接触，而模块的发热区域（电源开关和电感器）通过通孔连接，提供了一种有效的方式将封装内部的热量传导到其大型外露电源垫。

倒装芯片IC技术通常用于降低与键合线相关的电阻和电感。只有一个倒装芯片连接（称为凸点）的电感比传统的键合线小20倍左右。因此，可以使用多个凸点连接到每个高功率节点，产生的总电感非常小。倒装芯片凸点还可以降低导致EMI的任何高频振铃，与传统粘接产品相比，倒装芯片凸点还可以降低功耗。

除了这些先进的包装技术外，基于明确的模块的稳压器（包括AMP80900）还使用许多相同的技术作为传统的开关调节器，以进一步降低EMI。一种方法是扩频调制，略微调制转换器的开关频率。这里，能量在更宽的频率范围内展开以减少噪声能量峰值。另一种减少EMI的有效方法是减少开关的开启损耗。ClearPower模块是独特的设计和配置，以最大限度地减少这种损失。

一旦电源设计经历了初始阶段，EMI在特殊的测试实验室评估了EMI，通常导致深夜，强调工程管理人员和不方便的后期设计修改。随着EMI实验室时间通常在小时内收取，在设计团队中努力快速到达可行的EMI解决方案。这种需求导致任何数量的非理想解决方案用于Quell EMI，包括金属屏蔽，被动缓冲器和共模输入扼流圈。这些额外的无源增加了成本，提高整体尺寸并降低系统效率，导致散热较高。

ClearPower模块的承诺是不再需要这些有些绝望的措施。如今，CISPR 25 Class 5兼容解决方案的交付所需的工作量要少得多。为了证明这一点，图2显示了模块解决方案与传统解决方案之间的相似比较。两种设计均采用相同的输入滤波器，开关频率为2.5 MHz。请注意，模块设计通常非常接近测量系统的噪声地板，并且显示出比传统设计低得多的噪声。

除了EMI问题外，降低电路板上的电源解决方案包络线和外形也是一项持续的挑战。虽然每种类型的电子元件都需要电源来执行其功能，但这一概念往往出现在过程的后期，很少受到关注。将电源视为事后考虑意味着无法实现优化设计，从而引发许多系统问题。Allegro的ClearPower模块是提高性能和简化设计的可行解决方案。此外，如图3所示，通过减少外部组件、集成磁性元件和使用定制的电源封装，ClearPower模块可以承受最苛刻的汽车工作温度范围，从而将整体解决方案规模减少70%。

最终，随着更多系统无线连接或集成到较小的空间中，EMI缓解是一种越来越大的挑战，其中较高的潜力会干扰其他设备。Allegro Microsystems的Cle雷竞技竞猜下载arPower模块提供了一种快速，有效可靠的解决方案，可解决这些困难的EMI挑战。此外，ClearPower模块可降低R＆D的时间和成本，并简化材料清单，而电源解决方案所需的PCB区域显着降低，留下空间以获得更多增值功能。简而言之，电力模块正变得越来越多地主流，并在系统开发人员的整体成本效益计算中比较。