分布式電源架構(gòu)在當(dāng)今的電信基礎(chǔ)設(shè)施以及計算，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和工業(yè)設(shè)備中很常見。因此，這種系統(tǒng)需要高功率DC/DC轉(zhuǎn)換器以將高輸入DC電壓降壓至低DC輸出電壓，以驅(qū)動各種IC，ASIC和遍布印刷電路板的其他此類半導(dǎo)體器件（多氯聯(lián)苯）。這些半導(dǎo)體芯片集成了更多功能和特性，需要高密度，高性能和高功率降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器來驅(qū)動它們。簡而言之，由于空間限制，這些電源轉(zhuǎn)換器必須提供高達(dá)100 W或更高的封裝，這些封裝占用的PCB占用空間小，能夠處理耗散功率。

換句話說，這些易于設(shè)計的集成電源模塊必須能夠通過緊湊的封裝提供高達(dá)100 W或更高的轉(zhuǎn)換效率，而無需任何散熱器。

本文將探討這些集成電源模塊，并關(guān)注其熱性能，無需氣流或散熱器。將比較氣流和無氣流的測量電路板溫度，以表明熱增強型封裝旨在有效地管理耗散功率。

有一些供應(yīng)商滿足這些需求。其中一個是Intersil。供應(yīng)商已經(jīng)準(zhǔn)備了一個完全封裝的降壓電源模塊，該模塊采用耐熱增強型四方扁平封裝無引線封裝（QFN）封裝。指定的ISL8225M，提供高效率和低熱阻，無需散熱器或風(fēng)扇即可實現(xiàn)全功率運行。具有引腳兼容性的更高電流版本是ISL8240M。

熱管理

ISL8225M在單個QFN封裝中集成了電阻，電容，電感和控制IC等元件

，具有良好的熱性能等特性導(dǎo)電性好，重量輕，體積小。該封裝的良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性歸功于銅引線框架和裸露的銅導(dǎo)熱墊（圖1）。此外，銅引線框架和多組件組件采用聚合物模塑化合物包覆成型，以保護(hù)封裝內(nèi)的器件，這些器件可以表面安裝。此外，熱模塑料與大銅墊相結(jié)合，可實現(xiàn)均勻的熱量分布，同時實現(xiàn)從封裝到PCB的有效熱傳遞。引線封裝還允許簡單的引腳訪問以進(jìn)行測試。

圖1：ISL8225M QFN封裝的良好導(dǎo)熱性是歸因于銅引線框架帶有裸露的銅制導(dǎo)熱墊。

因此，這種全封裝的降壓開關(guān)電源可以從17 mm方形PCB占位面積提供高達(dá)100 W的輸出功率。其設(shè)計使電源模塊能夠在寬溫度范圍內(nèi)滿負(fù)載運行。兩個15 A輸出可以單獨使用或組合使用，以提供單個30 A輸出。電源模塊支持4.5 VDC至20 VDC的輸入電壓，輸出電壓范圍為0.6 VDC至7.5 VDC。此外，通過單電阻器修改，可以輕松地將輸出電壓調(diào)節(jié)到不同的電壓。同樣，高電流版ISL8240M的額定輸出為40 A或兩個20 A輸出。其輸入和輸出電壓額定值與ISL8225M類似。

ISL8225M QFN封裝在自然對流時提供典型的結(jié)至環(huán)境熱阻θJA約為10°C/W（~5.8）采用典型的4層PCB，溫度為400LFM時為°C/W.要估算模塊結(jié)溫，請使用公式1。

Tjunction = P×ΘjA+ Tambient

在公式中，Tjunction是模塊內(nèi)部最高溫度（°C），Tambient是系統(tǒng)環(huán)境溫度（°C），P是模塊封裝的總功率損耗（W），θJA是模塊結(jié)到環(huán)境的熱阻。根據(jù)Intersil的說法，模塊的高效率和低熱阻使得無需散熱器或風(fēng)扇即可實現(xiàn)全功率運行。此外，帶有外部引線的QFN封裝允許輕松探測和可視焊接檢測。

為了演示模塊的功率處理能力，Intersil在標(biāo)有ISL8240MEVAL4Z的評估板上進(jìn)行了熱測試，這是一個4層PCB，頂部和底部2盎司。銅和1盎司。內(nèi)層銅（圖2）。輸入電壓為12 VDC，在30 A負(fù)載電流下輸出為1 VDC。開關(guān)頻率為500 kHz。測量在室溫下進(jìn)行，沒有氣流。 PCB上捕獲的模塊的熱圖像如圖3所示。可以看出，封裝的最高溫度為70.2°C，完全在功率模塊的工作溫度范圍內(nèi)。

圖2：標(biāo)有ISL8240MEVAL4Z的ISL8240M評估板，每路20 A的雙輸出或40 A的單輸出。

圖3：ISL8240M在30 A負(fù)載電流和1 V輸出電壓下的熱像。

在類似的輸入和輸出電壓參數(shù)下，模塊的熱圖像在負(fù)載電流增加到40 A后被捕獲。熱圖像，如圖4所示，顯示模塊包運行于溫度為93.8°C，完全在-40°C至125°C的工作溫度范圍內(nèi)。

圖4：ISL8240M在40 A負(fù)載電流和1 V輸出電壓下的熱圖像。

由于這些電源模塊提供自動電流共享和相位交錯，因此可以并聯(lián)多達(dá)6個模塊以獲得更高的輸出電流能力。為了表明至少有三個模塊可以并聯(lián)，而無需使用散熱器或風(fēng)扇來獲得更高的輸出電流，Intersil已經(jīng)在并聯(lián)配置中測試了這些模塊的熱性能。為此，三個ISL8225M模塊并聯(lián)連接，在1 VDC輸出時提供超過90 A的輸出電流。輸入電壓再次為12 VDC。三個并聯(lián)的模塊的熱圖像如圖5所示。可以看出，所有三個模塊都在額定工作溫度范圍內(nèi)，不使用任何散熱器或風(fēng)扇。

圖5：并聯(lián)連接的三個ISL8225M模塊的熱圖像。

從本質(zhì)上講，對于空間受限的應(yīng)用，Intersil等制造商提供集成 - 電源模塊，可通過散熱增強型緊湊型封裝提供高輸出功率，無需散熱器或氣流。此外，這些模塊可以輕松并聯(lián)，以實現(xiàn)更高的輸出功率，同時無需添加散熱器或風(fēng)扇。