【導讀】近幾年來，板級電源模塊產品呈現爆炸式發展態勢，其集成度高
、體積緊湊的優點，吸引了越來越多的終端客戶選擇。而越來越多的應用類型
、越yue來lai越yue複fu雜za的de使shi用yong場chang景jing
，也ye對dui電dian源yuan模mo塊kuai產chan品pin提ti出chu了le更geng高gao的de挑tiao戰zhan。如ru何he達da到dao性xing能neng最zui優you？如ru何he提ti升sheng用yong戶hu設she計ji體ti驗yan？如ru何he增zeng強qiang可ke靠kao性xing？各ge種zhong尖jian銳rui的de問wen題ti，促cu使shiIC電源廠商不斷追求著控製策略優化
、工藝優化、設計結構優化。MPS在電源模塊產品設計方麵有著自己獨到的理解和技術沉澱
，並藉此推動電源模塊產品的交付量迅猛增長。

近幾年來，板級電源模塊產品呈現爆炸式發展態勢，其集成度高、體積緊湊的優點，吸引了越來越多的終端客戶選擇。而越來越多的應用類型、越yue來lai越yue複fu雜za的de使shi用yong場chang景jing，也ye對dui電dian源yuan模mo塊kuai產chan品pin提ti出chu了le更geng高gao的de挑tiao戰zhan。如ru何he達da到dao性xing能neng最zui優you
？如ru何he提ti升sheng用yong戶hu設she計ji體ti驗yan？如ru何he增zeng強qiang可ke靠kao性xing？各ge種zhong尖jian銳rui的de問wen題ti，促cu使shiIC電源廠商不斷追求著控製策略優化、工藝優化、設計結構優化。MPS在電源模塊產品設計方麵有著自己獨到的理解和技術沉澱，並藉此推動電源模塊產品的交付量迅猛增長。

什麼是板級電源模塊
？答案似乎很簡單：把諸如阻、容、感等被動器件，與電源IC封裝在一起形成一個整體，這就是一個典型的板級電源模塊。但是，這樣簡單將單顆ICjiehebeidongqijianzuzhuangchuyigedianyuanmokuai
，nengfouwanquanjifachuxingnengqianli？zhegewentizhidedianyuanchangshangsikao。rangwomenxianlaijujiaodianyuanmokuaiyingyong
，shenzhituiguangdaobanjidianyuanyingyongzhongcunzaideyixietongdian：

● AI、數據計算等應用領域

，對更大電流能力、更高功率密度解決方案的需求；

● 更緊湊的裝配空間，更苛刻的散熱條件，導致產品在追求更小體積和更好散熱之間難以取舍；

● 越來越複雜的係統讓供電軌數急劇增加
，如何更好的布板、梳理複雜的電源層
、優化電源時序控製、優化EMI問題
，也讓硬件工程師頭痛不已；

● 電源模塊通用性需求，為減輕供應鏈管理難度，物料歸一化呼聲日漸增多
；

● 電源模塊智能化、數字化趨勢明顯
，諸如智能均流、智能並聯、在線監控等功能，逐漸成為複雜係統供電設計的剛需。

圖1 電源模塊的痛點聚焦

麵對這些硬件設計中的痛點，多路數字電源模塊的優勢越來越明顯。除了滿足客戶常規的“小體積”需求外，其“高效散熱、可擴展性、可兼容性、智能化”等特點更能給實際硬件設計帶來前所未有的便捷。MPS如何將模塊做到既小又好，讓我們來一睹它們的技術細節。

高功率密度和3D封裝的多路模塊

● 3D封裝大幅減小占板麵積，有效提高布局密度；

● 更靈巧的模塊外形設計，模塊能貼近負載端放置，減小布局帶來的線路損耗；

● 靈活方便的多路並聯模式，單一輸入源可降低布板複雜程度

，進一步減少線路損耗；

● 並聯功能增加模塊的輸出能力，更讓電路工作在多相交錯狀態
，減小模塊開關損耗

圖2 典型3D封裝示意圖

MPS推出的MPM54322和MPM54522是兩款比較優秀的高功率密度的3D封裝電源模塊。其中MPM54322支持雙路 3A，並聯可實現 6A 輸出
； MPM54522則可支持雙路 6A，並聯可實現 12A 輸。5mmx5.5mm和5mmx6.5mm的極小尺寸，讓這兩款模塊在AI加速卡供電以及光模塊等PCB布局空間極為狹小的應用場景中大顯身手。

優化散熱設計的多路電源模塊模塊

圖3 電源模塊3D封裝三熱仿真

圖4 電源模塊加強散熱型設計仿真

特殊的3D封裝，將本體溫度較低、導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)較(jiao)好(hao)的(de)金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)電(dian)感(gan)層(ceng)疊(die)安(an)裝(zhuang)在(zai)晶(jing)圓(yuan)上(shang)方(fang)。電(dian)感(gan)磁(ci)芯(xin)導(dao)熱(re)係(xi)數(shu)高(gao)

，能(neng)有(you)效(xiao)幫(bang)助(zhu)晶(jing)圓(yuan)散(san)熱(re)，從(cong)而(er)消(xiao)除(chu)整(zheng)個(ge)模(mo)塊(kuai)中(zhong)的(de)散(san)熱(re)瓶(ping)頸(jing)，使(shi)模(mo)塊(kuai)整(zheng)體(ti)發(fa)熱(re)均(jun)勻(yun)
、減輕係統級散熱壓力。在此基礎上，單顆多路輸出的PMIC晶圓配合多顆電感的3D封裝方式
，更能把散熱優勢推向極致。

針對大電流產品，在模塊內部晶圓上增加高導熱係數的散熱零件，也是有效消除晶圓散熱瓶頸的方式。

MPS推出的業界體積超小的20A電源模塊MPM54524是優化散熱設計的一個典型例子。它采用了ECLGA封裝，體積壓縮到8mmx8mmx2.9mm，與此同時散熱性能優於同性能的分立器件解決方案。此外在12V轉3.3V應用下
，滿載效率大於90%，峰值效率可達92.3%。另外

，該模塊可支持四路單相5A輸出，或雙相並聯輸出兩路10A，還可支持三相並聯15A和四相並聯20A，極大減小了中、大電流應用場景下的開關損耗。

·多路輸出及負載智能分配的電源模塊                                             

在一些板卡或者其他係統組件熱插拔操作中，常常會遇到一種頭疼的場景：youyulaizibutonggongyingshangderechabazujianzhonggongdianfuzaibuquedingxingtaida
，qianjigongdianxitongbudebutianjiajiaoduodebeidongqijian，yonglaizhichibutongdefuzaixuqiu。womenlaikanjiaohuanjizhongguangmokuaiduankougongdiandechuantongshejifangan：

圖5 傳統光模塊端口供電方案

各型光模塊協議定義中，將進入光模塊金手指的3.3V供電電源分成了3路，分別給光模塊的接收端、發射端，以及內部邏輯控製電路供電。這樣定義的初衷，是由於光模塊接收端、fasheduanduidianyuanzaoshengjiaoweimingan
，duligongdiannengjinkenengjiangdianyuanzaoshenggeli，tigaoguangmokuaichuanshuxingneng。danshijishejizhong，guangmokuaidechicunhegaopinzouxianjidayasuoledianyuanzouxiandekongjian，yushizaihenduoguangmokuaishejizhonghuizaineibujiang3路走線連接在一起。這樣

，光模塊端口在插入不同廠家生產的光模塊時，會有兩種可能性：3路3.3V獨立供電，或者3路3.3V被短接在一起集中供電。傳統的供電設計
，是通過單顆大電流電源得到3.3V電壓後，經過一係列負載開關、LC濾波電路將電壓軌相對獨立成3路，滿足可能出現的獨立/集中供電。這樣的冗餘設計導致了供電端口體積劇增，硬件成本也會隨之飆升。

MPS推出具備智能負載分配功能的電源模塊MPM54313則能幹淨清爽地解決此類問題。三路輸出降壓電源模塊，每路輸出電流3A，獨立供電。熱狀態下輸出通道間短接時，模塊內部的負載智能分配電路可迅速實現在線負載均流，支持9A輸出。此外該電源模塊的數字接口能實時反饋供電電壓、電流
、溫度、告警等監控信息
，減少供電端口外圍監控電路設計。在使用智能電源模塊方案後
，供電端口體積和成本大大降低：

圖6 智能光模塊端口供電方案

多路電源模塊EMI優化及數字監控功能

在MPS多路輸出電源模塊家族中
，除前文提及的各種獨門秘技外
，數字監控
、上位機輔助調試、EMI優化等家族式特點更推動電源模塊產品成為硬件工程師們的首選。

圖7 數字化上位機輔助調節界麵                     

圖8 某型多路輸出電源模塊EMI輻射測試曲線

數字監控功能得益於MPS晶圓設計的傳統積累，能提供模塊運行狀態監控、開發調試、數字配置保存及導入等一係列功能。而EMI設計方麵，通過器件3D布局，減少SW Copper的天線效應
；多路集成化設計則可以實現內部電磁幹擾的實時補償；基板設計上，在功率平衡流動和過孔通流方麵做文章，優化磁場分布來約束電磁輻射
；抖頻功能更幫助EMI頻段薄弱點實現能量分散，減小了輻射峰值。

在電源模塊應用領域，MPS優勢獨特，可以幫助客戶成功
、快速地開發安全、智能
、可靠的解決方案。作為一家全球領先的半導體供應商，MPS憑借敏銳的洞察力和優秀的模塊設計，可以滿足複雜多變的供電需求，助力客戶創造更大產品價值。

關於MPS

Monolithic Power Systems, Inc. (MPS)是一家全球領先的半導體公司，專注於基於芯片的高性能電源解決方案。MPS 的使命是減少能源和材料消耗，從各個方麵改善生活質量。公司於1997年由CEO Michael Hsing 成立，擁有三大核心優勢：深厚的係統級知識、強大的半導體設計專業知識、專有的半導體工藝和係統集成技術及創新能力。這些綜合優勢使 MPS 能夠為客戶提供具有可靠
、緊湊和單片的解決方案，使其產品更節能、更經濟
，同時也為我們的股東帶來持續的投資回報。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息
，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

如何加速HBM仿真迭代優化？

飛跨電容器在光伏升壓器中的應用

自動駕駛汽車具有低EMI／EMC輻射的高壓轉換器解決方案

采用電流傳感器優化光伏係統

節能型螺線管驅動器設計