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　　帶有Power56 MOSFET和SO-8驅動器的分立式解決方案的板卡占位面積在120mm2左右,而MCM只需要64mm2或36mm2。后者模塊中的各個器件經精心挑選并全面優化,相比分立式解決方案其性能更高,熱性能也更好 (圖6和圖7)。受電腦行業的推動,這種解決方案可使電流高達30A,并針對最高1MHz的開關頻率優化。甚至在大電流設計中即使考慮到熱設計規則,也無需散熱器,因系統中空氣流對于該芯片散熱是足夠的。

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　　3.最終全集成開關將使功率級設計更迅速易行。除了Digital-DC系列的FD2106之外,FAN210x TinyBuck系列也可為3A FAN2103和6A FAN2106應用提供全集成同步降壓功能 (圖8)。

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　　整個IC采用MLP封裝,大小僅5x6mm,有助于設計的緊湊性,同時可實現最佳熱性能和高效率。

　　更高的集成度乍看似乎會導致更高的材料清單 (BOM) 成本,但綜合考慮所有的優勢,如節省空間、熱性能更好、無源元件更少等,事實上反而會降低最終的系統成本。這樣一種全集成的解決方案還支持高系統可靠性,因為元件越少意味著故障風險越低,而且考慮到熱設計規則,更低的系統溫度也十分重要。

　　在設計任務中,熱設計是非常重要的一環。利用現今的MOSFET、DrMOS或柵極驅動器,一般可獲得相當好的結到管殼熱阻抗,但管殼到周圍環境的熱阻抗取決于設計,且通常要高得多。在大多數系統中,若只利用PCB,熱阻抗 (管殼到周圍環境) 在40K/W左右,最好的設計能夠達到25K/W 這仍比結到管殼熱阻抗高很多,對MOSFET而言,后者的典型值為2K/W。因此,PCB的熱設計非常重要,因為這兩個熱阻抗都是串聯的,并影響PCB的最高溫度,而這通常正是限制因素 (若結到管殼熱阻抗低,結溫就不可能比PCB的高太多)。

　　對于更大的電流,為了讓熱量擴散到更大的表面上,多相的分立式解決方案(如2-3個DrMOS器件) 是首選。另一個權衡是開關頻率―如果不是因EMI要求或空間限制而預先確定 (利用更高的開關頻率來減小無源元件的尺寸),更低的開關頻率有助于降低開關損耗,并最終降低溫度。

　　至于版圖布局,金屬較多顯然很有助益。更厚的頂層有助于降低溫度,不過也許對PCB的其余部分并不適合,因為成本增加了,其它元件需要的更精細的間距也不可能實現。更大的銅面積很有用,但又會消耗PCB空間。這些應該盡可能由焊料覆蓋,因為金屬表面比涂漆表面的散熱性更好。在多層PCB中,有時利用內層來協助散熱。熱通孔 (填充焊料) 有時可用來把熱量擴散到PCB的另一面去 (圖9)。

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　　對于強迫空氣對流式的系統,元件布局時需注意的是,不要把轉換器放在其它更大尺寸元件的“風陰影”里。建議把控制器置于MOSFET的上游,這樣不會增加多少功耗,而在較低外殼溫度下工作更可靠。

　　小結

　　現代嵌入式DC-DC轉換器受益于眾多不同的技術方案,能夠提高系統性能和可靠性,并降低成本。在獨立式轉換器或互連數字轉換器之間的控制端上,以及在集成式或分立式解決方案之間的功率級端上的相倚關系顯示出,可以對工作在網絡中的DC-DC轉換器進行優化,并獲得最低功耗。