除了增加系統(tǒng)板上的電壓軌數(shù)量外，最新的FPGA和微處理器還要求用于為其供電的緊湊型電源組件具有更高的輸出電流。在系統(tǒng)板上管理這種復(fù)雜性超出了傳統(tǒng)的基于模擬的集成電源解決方案的能力。這種復(fù)雜性需要更高水平的系統(tǒng)智能和先進(jìn)的數(shù)字電源管理功能，包括遙測和系統(tǒng)監(jiān)控，以確保近100％的正常運(yùn)行時(shí)間。據(jù)分析師稱，電信系統(tǒng)或路由器的經(jīng)濟(jì)影響非常大。例如，如果電信系統(tǒng)或路由器由于電源故障而未運(yùn)行，則在傳輸期間可能會(huì)丟失來自互聯(lián)網(wǎng)零售商的在線購買，這使得停機(jī)對(duì)于零售商而言是一項(xiàng)代價(jià)高昂的事情。

為了滿足這些市場需求，Intersil已經(jīng)準(zhǔn)備好符合PMBus標(biāo)準(zhǔn)的50 A全封裝數(shù)字DC/DC電源模塊。標(biāo)簽為ISL8272M，它是一個(gè)完整的降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊，輸出電流為50 A，電壓范圍為0.6 V至5.0 V，輸入電壓范圍為4.5 V至14 V.換句話說，它采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的12 V或5 V輸入軌，采用緊湊型封裝，提供更高的輸出電流。實(shí)際上，它擴(kuò)展了之前的25 A ISL8270M和33 A ISL8271M數(shù)字電源模塊，使用戶可以輕松遷移到更高電流的電源模塊，采用緊湊的封裝，具有寬工作溫度范圍。

集成模塊

該模塊中集成了高性能數(shù)字PWM控制器，雙相功率MOSFET，電感器和無源器件，如圖1所示。雙相架構(gòu)結(jié)合高性能MOSFET，專有電感器設(shè)計(jì)和優(yōu)化封裝，可幫助DC/DC模塊從單個(gè)緊湊型封裝中提供高達(dá)50 A的電流轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)Intersil工業(yè)電源產(chǎn)品高級(jí)應(yīng)用工程經(jīng)理Jian Yin的說法，ISL8272M結(jié)合了獨(dú)特的技術(shù)和元件選擇，在緊湊的外形中實(shí)現(xiàn)了50 A的輸出電流能力。 Yin說：“高性能FET，專有的電感器設(shè)計(jì)，優(yōu)化的封裝結(jié)構(gòu)和出色的散熱有助于降低器件的導(dǎo)通，開關(guān)和磁芯損耗，并使ISL8272M能夠在寬范圍內(nèi)提供50 A的全部輸出電流 - 工作溫度范圍，無需任何氣流。“

圖1：ISL8272M是50 A數(shù)字DC/直流模塊將高性能數(shù)字PWM控制器，雙相功率MOSFET，電感器和無源器件組合在一個(gè)緊湊的成型HAD封裝中。

除了更高的輸出電流外，該模塊還能夠提供電源。峰轉(zhuǎn)換效率為96％（圖2）。 Yin將這種高轉(zhuǎn)換性能歸功于DC/DC模塊的雙相電感器，該電感器采用了采用3D集成技術(shù)的專有設(shè)計(jì)。在這種設(shè)計(jì)中，兩個(gè)繞組構(gòu)建在單個(gè)磁芯上，使得兩個(gè)繞組的磁通量被部分抵消，從而減小了電感器尺寸和磁芯損耗，Yin說。

圖2：各種輸出電壓下VIN = 9 V和300 kHz開關(guān)頻率下的效率與輸出電流的關(guān)系。

觀察到隨著降壓轉(zhuǎn)換比（VIN/VOUT）變高，轉(zhuǎn)換效率開始下降。因此，當(dāng)輸入電壓為9 V時(shí)，輸出電壓為5 V時(shí)，峰值性能約為96％。當(dāng)輸入電壓為1 V時(shí)，輸入電壓為9 V時(shí)，峰值性能下降至90％左右。此外，效率仍然很低 - 滿載。

高性能的另一個(gè)主要貢獻(xiàn)者是該公司專有的包覆成型高密度陣列（HDA）封裝，它提供了前所未有的熱性能和電氣性能組合。為了獲得出色的導(dǎo)熱性，它使用單層導(dǎo)電封裝基板，如圖3所示。基于HDA的功率模塊實(shí)現(xiàn)了出色的導(dǎo)熱性，主要是通過系統(tǒng)板散熱。 “這種裸露的鍍金銅芯片焊盤技術(shù)不僅具有出色的散熱性能，而且還具有出色的電氣特性，可提供更低的引線電感以及周邊和板內(nèi)I/O引腳，從而實(shí)現(xiàn)易于布線的PCB走線簡單的引腳，“尹指出。這些特性使HDA封裝的負(fù)載點(diǎn)（POL）模塊成為許多新應(yīng)用的理想選擇，在這些應(yīng)用中，熱和電性能非常重要，同時(shí)還需要越來越高的功率密度閾值。

圖3：ISL8272M采用專有的包覆成型高密度陣列（HDA）封裝，采用單層導(dǎo)電封裝基板。

根據(jù)Intersil的說法，封裝的電源模塊與所有行業(yè)的拾放設(shè)備兼容，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。此外，對(duì)于高于50 A的輸出，它可以置于均流配置，允許最多四個(gè)這樣的模塊并聯(lián)，以提供200 A的連續(xù)電流。

數(shù)字控制

利用ISL8272M的數(shù)字控制環(huán)路技術(shù)（也稱為ChargeMode技術(shù)），模擬信號(hào)可通過板載ADC立即轉(zhuǎn)換為數(shù)字域，使數(shù)字信號(hào)處理器或計(jì)算狀態(tài)機(jī)可處理PWM和反饋環(huán)路。 “通過結(jié)合n x FSW（開關(guān)頻率）過采樣，多速率采樣，用于陷波和相位整形的各種類型的數(shù)字濾波器，傅里葉變換等，這提供了更加靈活的控制環(huán)路。這個(gè)控制回路保持穩(wěn)定而不影響響應(yīng)性，“Yin解釋說。

根據(jù)Yin的描述，ISL8272M的ChargeMode技術(shù)使用多速率采樣技術(shù)，該技術(shù)對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行采樣并在一次調(diào)制信號(hào)中多次計(jì)算調(diào)制信號(hào)。轉(zhuǎn)換期。因此，根據(jù)Yin的說法，該技術(shù)顯著減少了群延遲，因此支持非常高帶寬的操作。由于群延遲減少，相位滯后顯著減少。

這種超快速和先進(jìn)的數(shù)字控制環(huán)路為負(fù)載瞬態(tài)事件提供單開關(guān)周期響應(yīng)，并最大限度地減少所需的總輸出電容。因此，從系統(tǒng)級(jí)的角度來看，進(jìn)一步保證了高密度。

此外，ISL8272M提供了一個(gè)PMBus數(shù)字接口，使用戶能夠?qū)⒛K操作的所有方面配置為以及監(jiān)視輸入和輸出參數(shù)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)表顯示ISL8272M可與任何SMBus主機(jī)設(shè)備一起使用。此外，它與PMBus電源系統(tǒng)管理協(xié)議規(guī)范第I部分和第II部分1.2版兼容。因此，ISL8272M接受大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)PMBus命令。使用PMBus命令配置器件時(shí)，數(shù)據(jù)手冊(cè)建議將使能引腳連接到信號(hào)地（SGND）引腳。 SMBus器件地址是唯一必須由外部引腳設(shè)置的參數(shù)。根據(jù)數(shù)據(jù)表，可以使用PMBus命令設(shè)置所有其他器件參數(shù)。

圖4：自ISL8272M的封裝以來該A 50轉(zhuǎn)換器集成了所有主要的有源和無源元件，僅需少量外部無源元件即可完成DC/DC轉(zhuǎn)換解決方案。

為加快設(shè)計(jì)時(shí)間，全封裝50 A數(shù)字電源使用圖形用戶界面（GUI）軟件PowerNavigator，可以輕松地將模塊ISL8272M配置為所需的電源轉(zhuǎn)換解決方案。由于該模塊在熱增強(qiáng)型封裝中集成了所有主要的有源和無源元件，因此外部只需要少量無源元件即可完成解決方案（圖4，上圖）。