從來(lái)沒(méi)有工程師愿意讓設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜化，但很遺憾，在選擇電源管理解決方案的過(guò)程中，遇到的障礙可能非常龐大。

功率模塊可能是半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)一些長(zhǎng)期存在的問(wèn)題的解決方案。憑借先進(jìn)的組件集成、性能改進(jìn)，模塊化提供了一種全新的電源解決方案，使設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單化。

如今電源模塊是一個(gè)新鮮事物，一些開(kāi)發(fā)者認(rèn)為模塊不靈活，而另一些則認(rèn)為它們只是一股風(fēng)。以下將總結(jié)出關(guān)于電源模塊，目前業(yè)內(nèi)所存在的誤區(qū)。

1. 功率模塊并沒(méi)有節(jié)省那么多時(shí)間。您知道哪些組件最適合您的設(shè)計(jì)。

工程師知道一遍遍梳理各家公司datasheet的痛苦，又或者看到某個(gè)零部件冗長(zhǎng)的交貨周期，以及，最終子系統(tǒng)在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)僅僅是因?yàn)槟硞€(gè)零部件沒(méi)有焊接正確。

功率模塊可消除大多數(shù)問(wèn)題。使用電源模塊大大減少了采購(gòu)組件和測(cè)試所需時(shí)間，從而讓更您有精力解決差異化的問(wèn)題。

2. 電源模塊僅適用于更通用的案例，而離散解決方案總是更好，因?yàn)槟梢葬槍?duì)任何對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

完全集成的解決方案并不意味著是完全通用的方案。事實(shí)上，使電源模塊如此易于使用的部分原因在于這些產(chǎn)品實(shí)際上就是已經(jīng)滿足了一些特定應(yīng)用。例如，針對(duì)低噪聲、快速瞬態(tài)響應(yīng)或擴(kuò)展工作溫度等進(jìn)行優(yōu)化的電源模塊，其性能已經(jīng)不亞于傳統(tǒng)分立方案。

此外，許多模塊以跨越特定輸出電流或電壓范圍的引腳對(duì)引腳系列發(fā)貨。例如，TPSM41615 和 TPSM41625 電源模塊是可堆疊的 15A 和 25A 解決方案，它們共享相同的占位面積，因此可涵蓋15 至 50A 的電流范圍（圖 1）。您不必拘泥于一些通用的萬(wàn)能解決方案，而是能夠選擇適合您系統(tǒng)要求的設(shè)備，并在發(fā)生變化時(shí)避免重新設(shè)計(jì)。

TPSM41615 和 TPSM41625 共享完全相同的引腳排列和可堆疊，允許更大的靈活性并支持高達(dá) 50 A 的應(yīng)用。

3. 功率模塊在集成之外沒(méi)有任何內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，而離散解決方案可以根據(jù)需求選擇不同的無(wú)源器件進(jìn)行微調(diào)。

當(dāng)您選擇使用電源模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，您可以放心，因?yàn)槟x擇的解決方案是由業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的電源、封裝和布局專(zhuān)家手工定制的。除了datasheet之外，電源模塊制造商還為設(shè)計(jì)人員提供仿真工具和數(shù)據(jù)。通過(guò)選擇電源模塊，您可以使用完全定制化的電源，這意味著您不必花費(fèi)額外的時(shí)間來(lái)確定產(chǎn)品是否適合。

使用分立方案就像讓小學(xué)生車(chē)手參加一級(jí)方程式賽車(chē)比賽，當(dāng)一個(gè)模塊保證你在領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上占有一席之地時(shí)，為什么還要冒險(xiǎn)呢？

4. 電源模塊使用了不符合要求的組件應(yīng)用。

如果您的電源將應(yīng)用在30000 英尺的高空中，您需要確保氣溫不會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生故障。同樣，在手術(shù)室中，要避免電源的干擾導(dǎo)致成像設(shè)備的輸出出現(xiàn)噪聲或失真。

為了緩解這種情況，您可以使用在擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的分立轉(zhuǎn)換器或符合 (CISPR) 的分立轉(zhuǎn)換器。然而，這仍然需要選擇和采購(gòu)合格的組件來(lái)滿足這些規(guī)范。

值得慶幸的是，電源模塊經(jīng)過(guò)預(yù)先驗(yàn)證以滿足上述要求，為您提供開(kāi)箱即用的即插即用解決方案。對(duì)于電磁干擾 (EMI) 敏感型應(yīng)用，經(jīng)過(guò) EMI 測(cè)試的電源模塊（如 TPSM63606）包含集成無(wú)源元件，其布局可滿足嚴(yán)格的要求。

5. 電源模塊價(jià)格昂貴

更小、更高效，更好用的東西的確往往更貴，值得慶幸的是，電源模塊不是筆記本電腦或智能手機(jī)。

首先，功率模塊和分立解決方案之間的價(jià)格差距正在慢慢被拉平。當(dāng)您考慮到已經(jīng)集成到模塊中的無(wú)源元件的采購(gòu)、認(rèn)證和布局成本時(shí)，很明顯已經(jīng)相當(dāng)接近分立元件了。

另一個(gè)經(jīng)常被忽視的因素是出現(xiàn)問(wèn)題的潛在成本。與召回、重新認(rèn)證、重新測(cè)試等的成本相比，與電源模塊相關(guān)的“溢價(jià)”是值得的。

6. 電源模塊不會(huì)幫助您節(jié)省電路板上的空間。

電源模塊可以比嵌入式封裝中的分立解決方案更小，分立方案直接將芯片放到PCB上，誕生其他周邊器件尤其是電感，還會(huì)占據(jù)大量的空間。

采用的 uSiP/SiL 封裝展示了通過(guò)分立實(shí)現(xiàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高功率密度。

7. 電源模塊太高。

離散解決方案本身幾乎永遠(yuǎn)不會(huì)導(dǎo)致解決方案高度顯著增加。但事實(shí)上，大多數(shù)高度的增加實(shí)際上是由電感引起的，因?yàn)樗鼛缀蹩偸请娫垂芾硐到y(tǒng)中最高的組件。由于電源模塊通常針對(duì)解決方案的尺寸、效率和高度進(jìn)行了優(yōu)化，因此通?？梢员ＷC您可以預(yù)期模塊高度與分立式實(shí)現(xiàn)一樣，甚至更矮。

8. 電源模塊沒(méi)有針對(duì)效率進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)楣β誓K制造商不考慮電感選擇之外的因素。

由于電感器已經(jīng)預(yù)先選擇和集成，電源模塊被認(rèn)為是以犧牲高效率換取易用性。但實(shí)際上，電源模塊旨在提供最高效率的解決方案，并具有額外的集成優(yōu)勢(shì)。

由于離散效率曲線通常依賴(lài)于開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)晶體管、熱耗散和外部元件選擇，因此整體效率實(shí)際上具有多個(gè)影響因素。電源模塊致力于考慮到所有外部因素（一般工程師很難照顧到如此周全）并提供最簡(jiǎn)單的解決方案，同時(shí)保持甚至超過(guò)您所期望的效率標(biāo)準(zhǔn)。

9. 與領(lǐng)先的分立解決方案相比，功率模塊落后了幾代。

集成電路 (IC) 制造商一直在尋找簡(jiǎn)化電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程的方法。正如我之前提到的，業(yè)界領(lǐng)先的分立解決方案通常是最新最好的電源模塊解決方案的靈感來(lái)源。

不過(guò)，除了芯片之外，IC 設(shè)計(jì)人員也在推動(dòng)封裝、元件布局和工藝技術(shù)的界限。最新和最強(qiáng)大的功能，通常只能通過(guò)分立轉(zhuǎn)換器提供，但現(xiàn)在可以以最小、最易于使用和最高效的形式提供。

10. 您不需要電源模塊——您可以輕松地自己復(fù)制電源方案設(shè)計(jì)。

如果要盡可能的縮小解決方案尺寸，喜歡冒險(xiǎn)的設(shè)計(jì)人員可能傾向于通過(guò)更緊湊的組件排列來(lái)創(chuàng)建最終的電源，從而盡可能地節(jié)省電路板空間，但很多方案并不容易復(fù)制。

其中一個(gè)例子是一些模塊可將組件直接嵌入到芯片所在的基板中。另一個(gè)例子是模具和集成組件的二次成型，以提高它們對(duì)引線框架的附著力。

11. 電源模塊只是一種時(shí)尚。

雖然我沒(méi)有水晶球，但有一點(diǎn)很清楚：隨著要求變得更加嚴(yán)格，設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)只會(huì)變得更多（并且需要更長(zhǎng)的時(shí)間）才能解決。每天，越來(lái)越多的電源設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向使用電源模塊，因?yàn)樗鼈儨p小了尺寸、提供了更優(yōu)化的效率并提供了最豐富的功能集。由此產(chǎn)生的收益大大超過(guò)了自行冒險(xiǎn)尋找合適的電源解決方案所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，半導(dǎo)體制造商不斷監(jiān)測(cè)功率趨勢(shì)和應(yīng)用需求，所有這些都是為了減少設(shè)計(jì)中的障礙頻率，幫助您比以往更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

結(jié)論

您需要一種高效、強(qiáng)大、易于使用的電源解決方案。通過(guò)實(shí)施電源模塊，您可以有效地將業(yè)界最佳的專(zhuān)業(yè)知識(shí)嵌入到您的設(shè)計(jì)中。雖然承認(rèn)從來(lái)沒(méi)有一刀切的電源解決方案，但我希望在閱讀本文后，您可以嘗試一下電源模塊。