凌特极高可靠性及使用简单的DC-DC新技术.ppt

µModule DC/DC 稳压器一览 凌力尔特公司,2,电源要求的发展趋势,3,可选择的电源解决方案 (非隔离型),线性稳压器 简单 元件数目少 适合于低功率应用 5A,开关稳压控制器 元件数目比单片式稳压器多 相当多的布局和接地要求 适合于中等至非常高功率应用 25A, 120A,单片式开关稳压器 元件数目比线性稳压器多 需要考虑布局 适合于中高功率应用 10A,µModuleTM 稳压器 完整的电路被集成在一个纤巧型封装中 布局简单 元件数目少 适合于中高功率应用 12A, 48A,4,DC/DC µModule 稳压器 卓越的解决方案,凭借 20 多款产品，凌力尔特的高可靠性 DC/DC µModule (微型模块) 稳压器提供了专为满足大多数 POL 电源要求而设计的紧凑/扁平解决方案,5,为布设数字 IC 腾出了空间,µModule 可安装在 PCB 的顶部和底部 重量仅为 0.8 1.7g 扁薄的封装最大限度地缩减了总体系统高度，以实现更佳的空气流动和散热效果,6,空间受限型应用,7,DC/DC µModule 稳压器内置了哪些元件?,用于实现电路稳定的环路补偿电路,由凌力尔特提供的 MOSFET 专为实现下列目标而优化： - 低 RDS(ON) - 低栅极电荷 - VDS 规格针对特定的应用而拟订,用于实现低辐射噪声的屏蔽式电感器,用于实现低纹波的输入和输出旁路电容器,凌力尔特的高性能 DC/DC 控制器 IC,用于改善信号完整性的内部滤波处理,高电流 (功率) 和低电流/电压 (信号) 地是分开的，旨在实现最佳的信号完整性,8,高性能 µModule 稳压器 (1),快速瞬态响应 通常采用 1 或 2 个大容量电容器就足够了，不过，如果需要实现更快的瞬态响应，则可以增添更多的 COUT,1.5V 瞬态响应,1.5V 瞬态响应,针对负载电流变化的 快速响应,9,高性能 µModule 稳压器 (2),快速短路保护 电流模式架构对输出电流进行逐周期监视，以实现针对短路情況的快速响应 µModule 通过快速减小流至其负载的输入电流来保护 ASIC、FPGA 和其他电路,当输出短路时，µModule 将迅速切断输入电流,短路保护 (IOUT= 12A),10,高性能 µModule 稳压器 (3),详细测量的输出电流降额 每款 µModule 的产品手册均提供了在不同环境温度、气流速度以及采用/未采用散热器情况下的输出电流能力,无散热器 (5VIN 至 3.3VOUT),1.5V/12A 输出,11,高性能 µModule 稳压器 (4),需要较少输入和输出电容器的多相操作,输入纹波,输出纹波,12,可靠性 极为可靠,1.96FITS，MTBF = 57481 年 不是简单的可靠性,登录 www.linear.com.cn/micromodule 网站以下载完整的可靠性数据,13,可靠性 检查的项目更多,超过 8,595,540 个电源周期， 无故障！ 不仅说明了 µModule 超卓的 FIT 率，我们还做了更多详细的可靠性测试 我们还完成了： 高温烘焙 焊接震动 机械振动 电路板安装 / 温度循环 ,14,可靠性达到何种水平？,8,595,540+ 在执行电源周期测试中并未出现故障的器件-小时总数 3,984,942+ 在热冲击测试 (-65 至 150) 中未出现故障的器件-小时总数,晶片 100% 由凌力尔特 设计、测试和制造,15,µModule 基板构造,封堵过孔以改善热性能 把过孔布设在需要更好散热的地方，以改善热分布,封堵过孔技术,铜,焊料掩模,焊料掩模,铜,2 或 4 层高性能基板 焊盘涂层：镀镍/金 焊料掩模 = Taiyo ink PSR 4000 系列 基板主体= Mitsubishi Gas Chemical CCL-HL-832 (BT) 镍 = 3um 最小厚度 (标称厚度为 5um) 金 = 0.3 至 1.2um 厚度 (标称厚度为 0.7um),基板主体,16,LGA 封装,为什么采用 LGA 封装，而不是 BGA 封装？ 在安装于电路板之后，LGA 封装高出板面的标准高度低于 BGA 封装 µModule 封装在底层上具有若干铜平面；LGA 封装提供了一条从封装底部至母板更为有效的散热路径 在相似负载条件下进行测试时 LGA 封装相比于 BGA 封装的优势 温度差异为 9.5ºC (LGA 封装在运行时的温升低于 BGA 封装) BGA 封装的热阻比 LGA 封装高 3ºC/W,17,LGA 封装的热性能,与 BGA 封装相比，LGA 封装具有均匀的热分布和较低的热阻,18,LGA 焊盘 为什么是正方形的?,LGA 焊盘布局采用了一个具有 50mil 焊盘间距的 25mil 正方形焊盘 与直径为 25mil 的圆形焊盘相比，边长为 25mil 的正方形焊盘可多提供 27% 的面积 更佳的焊点强度 较低的热阻 更有利于使用双接触器测试的方法 (特别在 10A 的满负载条件下测试器件),19,简单的“剪切和粘贴”式布局,将大的 PCB 铜面积用于高电流路径，包括 VIN、PGND 和 VOUT。 它有助于最大限度地减小 PCB 传导损失和热应力,请注意 39.6W 的 高输出功率,无散热器!,20,PCB 布局要点,LGA 焊盘尺寸 (SMD) 边长为 0.63mm (25mil) 的正方形 例外情况： LTM4604：0.889mm (35mil) LTM4608：0.762mm (30mil) 母板上推荐的焊盘尺寸 (1:1) 推荐正方形焊盘 推荐使用具 SMD 焊盘的平面 在顶层的焊盘 (PCB 板上) 之间加过孔 母板上的焊盘涂层 推荐采用 OSP、ENIG 浸银 检查因潮湿而造成的任何树突状生长 浸锡 氧化问题,21,模版设计,推荐的模版厚度为 5mil (4 至 6mil 均可 根据焊料体积进行调节) 焊料体积：约 0.05mm3 模版面积比 (W/4*t) 0.66 其中的 W 为焊盘宽度，t 为模版厚度,22,µModule 稳压器系列,23,高功率降压型 DC/DC µModule,LTM4601,器件型号,跟踪 / 裕度调节,远程采样,电流均分,封装,高达 4 个,高达 2 个,高达 4 个,高达 2 个,24,采用 LTM4601 实现的高功率紧凑型设计,可安装于纤巧空间中的四输出 103W DC/DC 系统 LTM4601 能够处理高达 12A 的输出电流 每个 LTM4601 µModule DC/DC 稳压器包含屏蔽式电感器、MOSFET、旁路电容器、补偿元件 等等 对于非常高电流的应用，也可以将这 4 个输出合并为单个输出，LTM4601 能够完成上佳的均流！,25,超低 EMI DC/DC µModule LTM4606 和 LTM4612,额外的滤波和阻尼电路提供了非常低的纹波 (输入和输出) 和辐射 EMI 宽输入范围：4.5V 至 28V 6A DC (典型值)，8A (最大值) 输出电流 高达 93% 的效率 (在 5Vin 和 3.3Vout),器件型号,跟踪 / 裕度,封装,输入纹波,输出纹波,26,高电压降压型 DC/DC µModule,具有 4V 至 36V 输入电压范围的紧凑且扁平的解决方案 能够调节从 1.25V 至 5V 的输出电压 (电流高达 2A),可通过配置来调节一个负输出电压,器件型号,电流均分,封装,高达 2 个,27,业界首款降压-升压型 µModule,做得如此简单！ 如今，即使是一名数字设计师也能够 设计一款同步降压-升压型 DC/DC 稳压器 传统上这是一个复杂的模拟技术问题！,封装,器件型号,28,LTM4607 36VIN、24VOUT 高效率降压-升压型 DC/DC µModule,单电感器架构允许 VIN 高于、低于或等于 VOUT 宽 VIN 范围：4.5V 至 36V 宽 VOUT范围：0.8V 至 24V 5A DC (在降压模式中为 10A DC) 效率高达 98% 可锁相固定频率：200kHz 至 400kHz 输出过压保护 电流折返保护 15mm x 15mm x 2.8mm LGA 封装,168W 应用！,29,固定频率、1A 降压型 DC/DC µModule 驱动器 在一个很宽的电流范围内 (35mA 至 1A) 保持高输出电流准确度 独特的 PWM 电路提供了一个 400:1 的调光比 4V 至 36V 的宽输入范围 4 节电池和 5V 逻辑电源轨、未调整的墙上变压器、铅酸电池和 分布式电源 另外还备有热保护电路,降压型 µModule LED 驱动器 LTM8040,非常适合于从多种电源 来驱动高电流 LED,30,请点击 www.linear.com 或 www.linear.com.cn,谢谢!,凌力尔特办事处 香港 : (852) 2428-0303 深圳: (0755) 8236-6088 上海: (021) 6375-9478 北京: (010) 6801-1080,