在功率譜的中低端，有適度的功率轉(zhuǎn)換要求，例如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備中常見的那些，需要使用處理適度水平的功率轉(zhuǎn)換IC當(dāng)前的這些通常在數(shù)百毫安的電流范圍內(nèi)，但如果車載功率放大器需要峰值功率需求來傳輸數(shù)據(jù)或視頻，則該數(shù)量可以更高。因此，支持眾多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的無線傳感器的激增增加了對適合空間和熱約束設(shè)備形狀因子的小型，緊湊和高效功率轉(zhuǎn)換器的需求。

然而，與許多其他應(yīng)用不同，許多工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品通常具有更高的可靠性，外形和穩(wěn)健性標(biāo)準(zhǔn)。正如您所料，大部分設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)都落在電力系統(tǒng)及其相關(guān)支持組件上。工業(yè)甚至醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品必須正常運(yùn)行，并在幾個(gè)電源（如交流電源插座和備用電池）之間無縫切換。此外，必須采取很大的長度來防止故障，同時(shí)還可以在由電池供電時(shí)最大化操作時(shí)間，以確保無論存在什么電源，正常的系統(tǒng)操作都是可靠的。因此，這些系統(tǒng)中使用的內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換架構(gòu)需要堅(jiān)固，緊湊，并且需要最小的散熱。

電源設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

工業(yè)并不罕見物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在采用無線傳輸功能的系統(tǒng)中使用線性穩(wěn)壓器。主要原因是它可以最大限度地減少EMI和噪音。盡管如此，雖然開關(guān)穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生更多噪聲，但它們的效率要高得多。如果切換器的行為可以預(yù)測，噪聲和EMI水平已被證明可以在許多敏感應(yīng)用中進(jìn)行管理。如果開關(guān)穩(wěn)壓器在正常模式下以恒定頻率開關(guān)，并且開關(guān)邊緣干凈且可預(yù)測且沒有過沖或高頻振鈴，則EMI被最小化。此外，小封裝尺寸和高工作頻率可以提供小而緊湊的布局，從而最大限度地減少EMI輻射。此外，如果穩(wěn)壓器可以與低ESR陶瓷電容一起使用，輸入和輸出電壓紋波（系統(tǒng)中的額外噪聲源）都可以最小化。

主輸入電源很常見今天的工業(yè)和醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是來自外部交流 - 直流適配器和/或電池組的24 V或12 V直流電源。然后使用同步降壓轉(zhuǎn)換器將該電壓進(jìn)一步降低到5V和/或3.x V電壓軌。盡管如此，這些醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中內(nèi)部后調(diào)節(jié)電源軌的數(shù)量已經(jīng)增加，而工作電壓卻持續(xù)下降。因此，許多這些系統(tǒng)仍然需要3.x V，2.x V或1.x V電壓軌，用于為低功率傳感器，存儲器，微控制器內(nèi)核，輸入/輸出和邏輯電路供電。然而，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)部功率放大器可能需要具有高達(dá)0.8 A電流能力的12 V電壓軌，以將任何記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程集中式集線器。

傳統(tǒng)上，此12 V電壓軌已經(jīng)過由升壓開關(guān)穩(wěn)壓器和所需的專用開關(guān)模式電源設(shè)計(jì)提供，以及印刷電路板（PCB）上的大型解決方案占板面積。

新型緊湊型升壓轉(zhuǎn)換器

ADI公司的μModule?（微型模塊）產(chǎn)品是完整的系統(tǒng)級封裝（SiP）解決方案，可最大限度地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間并解決電路板空間和密度問題的常見問題常見于工業(yè)和醫(yī)療系統(tǒng)。這些μModule產(chǎn)品是完整的電源管理解決方案，集成了DC-DC控制器，功率晶體管，輸入和輸出電容，補(bǔ)償元件和電感器，采用緊湊的表面貼裝BGA或LGA封裝。使用ADI公司的μModule產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)可以將完成設(shè)計(jì)過程所需的時(shí)間減少多達(dá)50％，具體取決于設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。 μModule系列將元件選擇，優(yōu)化和布局的設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)從設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)移到器件，從而縮短了整體設(shè)計(jì)時(shí)間和系統(tǒng)故障排除，并最終縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。

此外，ADI的μModule解決方案集成了分立式電源，信號鏈和隔離設(shè)計(jì)中常用的關(guān)鍵元件，采用緊湊的IC式外形。在ADI嚴(yán)格的測試和高可靠性工藝的支持下，μModule產(chǎn)品系列簡化了功率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和布局。

μModule系列產(chǎn)品涵蓋了廣泛的應(yīng)用，包括負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器，電池充電器，LED驅(qū)動器，電源系統(tǒng)管理（PMBus數(shù)字管理電源），隔離轉(zhuǎn)換器，電池充電器和LED驅(qū)動器。作為高度集成的解決方案，可為每個(gè)器件提供PCB Gerber文件，μModule電源產(chǎn)品可滿足時(shí)間和空間限制，同時(shí)提供高效，可靠的選擇性產(chǎn)品，符合EN 55022 B類標(biāo)準(zhǔn)的低EMI解決方案。

隨著設(shè)計(jì)資源因系統(tǒng)復(fù)雜性增加和設(shè)計(jì)周期縮短而變得緊張，重點(diǎn)在于系統(tǒng)關(guān)鍵知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)展。這通常意味著在開發(fā)周期的后期忽略電源。由于時(shí)間短且專業(yè)電源設(shè)計(jì)資源有限，因此需要盡可能減小占用面積的高效率解決方案，同時(shí)可能利用PCB的底部以及最大限度地利用空間。

這是μModule穩(wěn)壓器提供理想答案的地方。這個(gè)概念內(nèi)部復(fù)雜，外部簡單 - 開關(guān)穩(wěn)壓器的效率和線性穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)簡單性。精心設(shè)計(jì)，PCB布局和元件選擇對于開關(guān)穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)非常重要，許多經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)師在其職業(yè)生涯的早期就已經(jīng)聞到了燃燒電路板的獨(dú)特香氣。當(dāng)時(shí)間短或電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)有限時(shí)，現(xiàn)成的μModule穩(wěn)壓器可節(jié)省時(shí)間并降低風(fēng)險(xiǎn)。

ADIμModule系列最近的一個(gè)例子是LTM4661同步升壓μModule穩(wěn)壓器，它采用6.25 mm× 6.25 mm×2.42 mm BGA封裝。封裝中包括開關(guān)控制器，功率FET，電感器和所有支持組件。在1.8 V至5.5 V的輸入范圍內(nèi)工作，可以調(diào)節(jié)和輸出2.5 V至15 V的電壓，并通過一個(gè)外部電阻設(shè)置。只需要一個(gè)大容量輸入和輸出電容。

LTM4661非常高效，從3.3 V輸入升壓到12 V輸出時(shí)，效率可高于87％。請參見圖2效率曲線。

圖3顯示LTM4661的測量熱像，從3.3 V輸入到12 V，800 mA直流電流，200 LFM氣流，無散熱片。

結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署近年來不斷發(fā)展，其中包括用于軍事和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的各種產(chǎn)品。新一波產(chǎn)品，包括傳感器填充的醫(yī)療和科學(xué)儀器，近年來一直是主要的市場驅(qū)動因素，現(xiàn)在開始出現(xiàn)顯著增長的跡象。同時(shí)，這些系統(tǒng)的空間和熱設(shè)計(jì)限制使得需要一類新的功率轉(zhuǎn)換器，其能夠提供小型，緊湊且熱效率足跡的必要性能指標(biāo)，以為諸如功率放大器的內(nèi)部電路供電。幸運(yùn)的是，最近發(fā)布的LTM4661升壓μModule穩(wěn)壓器等設(shè)備提升了電源設(shè)計(jì)人員的工作。

最后，使用μModule穩(wěn)壓器在這些類型的應(yīng)用中很有意義，因?yàn)樗鼈兛梢燥@著縮短調(diào)試時(shí)間并允許更大的電路板面積使用。這降低了基礎(chǔ)設(shè)施成本，以及產(chǎn)品生命周期內(nèi)的總體擁有成本。