开关电容技术在降压型直流转换器中的应用

近年来，随着5G和IoT应用市场扩大，边缘计算、深度学习中AI技术也迅速发展，基站、服务器、边缘处理设备高速处理的数据量激增，对IT设备的高功能、高密度化的要求急速高涨，设备内大规模集成电路芯片(LSI)性能不断提高，为LSI芯片提供动力的传统电源电路方案相应显得捉襟见肘。

通常，配套线路板上不同搭载IC的固有工作电压范围是各不相同的。由于电压精度要求各异，电压不稳定的电源供电会发生失灵等问题，需要DC-DC转换器将直流转换为不同电压或保持电压稳定。比如，配置在微处理器、DSP、FPGA、ASIC等LSI附近的DC-DC降压型直流变换器(下图，也就是常说的POL，Point of Load)。

一般的电源配置示意图

这些年，为LSI供电的电源电路的电压在降低，电流在增大。然而，降低电压后，防止LSI失灵需要提高电压精度并在负载变化时能够高速响应；而增大电流后，LDO变成开关电源，即便之前的设计可以做到既小型又简易，现在却也变得难以设计了。LDO变成开关电源，EMI噪声和纹波问题怎么解决？  由于电源电路通常占主板面积的30～50％，设计师还越来越为空间严重不够而大伤脑筋：空间相同，功耗增加，PCB散热怎么办‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍？  鉴于上述这些原因，越来越多的应用中要求POL直流转换必须满足更高的要求：

电压精度高

过载响应快

EMI噪声低

小型化

村田公司为此研发了既能削减包括周边电路在内的贴装总面积，电压转换效率又出色、两全其美的本产品——MonoBK DC-DC转换器。

什么是MonoBK？

MonoBK整合了村田MLCC、电感元件和丰富得电路技术优势，使用独特的3D结构设计和成型加工技术，减少外置元器件，将电源组件方案小型化。DC-DC转换器低噪声，高速响应，使用MonoBK方案还可以减少滤波器使用，简化设计。另外，使用MonoBK的方案稳定，适合高温运作环境。

MonoBK的四大优势

今年，村田制作所MonoBK产品阵容又新增了一个系列，贴装面积超小电压转换效率超高的DC-DC转换器模块UltraBK MYTN系列最近开始商品化推向市场。  

 

村田新近推向市场的UltraBK MYTN系列

新产品UltraBK MYTN系列凝聚了村田公司多年积累的电源电路技术，融合了子公司“pSemi Corp.拥有的特有的工艺技术和提高电压转换效率的技术，将村田在通信模块业务中积累的高密度封装将电源IC、电感器、电容器封装成一个，实现了DC-DC转换器的超小型化和薄型化(新产品主要规格和特点见下图)。

UltraBK MYTN系列新产品的主要规格和特点  村田MonoBK直流转换器系列产品的优异特性和竞争优势的一个秘密是融合特有的“电荷泵技术”传统的DC-DC转换器电路的新方式“2阶结构”。   当DC-DC转换器模块是将电源IC、电感器、电容器等封装成一个的产品时，大部分体积为电感器所占。一般来说，要变换效率高，就需要大尺寸电感器，所以DC-DC转换器也就大；要优先确保空间，使用小型电感器，则电压转换效率变低。此外在输入电压与输出电压之差较大的应用中，由于占空比非常小，其影响出现在电源输入线，故为了降噪也需要大型滤波电路。  电荷泵技术通过以小幅电压阶跃降低输入电压，从而能使用低耐压FET，减轻对各个电感器的依赖度，从而实现了小型且高电压转换效率的DC-DC转换器。而且由于经降压的电压为DC-DC转换器电路的实际输入电压，故也解决了因输入电压与输出电压之差所造成的占空比问题。  

原文标题：活动预告 | 开关电容技术在降压型直流转换器中的应用

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责任编辑：haq