分布式電源架構在當今的電信基礎設施、計算、網路系統和工業裝置中都很常見。因此，這樣的系統需要大功率dc/dc變換器的輸入直流電壓降壓高為低直流輸出電壓來驅動各種ic、asic等半導體器件分布在印刷電路板(pcb)。隨著更多的功能和功能整合在這些半導體晶元，高密度，高效能，大功率降壓型dc / dc轉換器需要驅動它們。總之，由於空間的限制，這些電源轉換器必須提供高達100瓦或更多的包，占用乙個小pcb足跡與處理耗散功率的能力。
換句話說，這些簡單的集成功率模組的設計必須能夠提供高達100 w或更高的轉換效率從乙個緊湊的封裝，無需任何散熱器提供能力。
本文將**這些集成功率模組，並著重於它們的熱效能，而不需要氣流或散熱器。測量板的溫度與氣流和無氣流將比較表明，熱增強包的目的是有效地管理耗散功率。
有幾個**商迎合這些需要。其中乙個是intersil。**商已經準備完全封裝降壓電源模組，這是住在熱增強四方扁平無引線封裝(qfn)包。指定isl8225m，它提供了較高的效率和較低的熱阻使滿功率執行沒有散熱器或風扇。更高的當前版本和引腳相容性是isl8240m。
熱管理
的isl8225m結合元件如電阻、電容、電感、控制積體電路
在乙個單一的qfn封裝，提供如導熱導電性能好，重量輕的特點，且體積小。該包的良好的導電性和導熱性歸因於銅引線框架與裸露的銅熱墊(圖1)。此外，銅引線框架和多組分元件是過度模壓與聚合物模具化合物，以保護裝置內的包，這是表面貼裝。此外，熱成型化合物，再加上大型銅墊，甚至允許熱量分布，同時使有效的熱量從包裝轉移到pcb。引線封裝還允許測試容易引腳訪問。
intersil的isl8225m qfn封裝的影象
圖1：這isl8225m qfn封裝的導熱性能好歸因於暴露的銅引線框架銅熱墊。
其結果是，這種完全封裝的降壓開關電源可以提供高達100瓦的輸出功率從乙個小的17公釐見方的pcb足跡。它的設計使電源模組能夠在整個溫度範圍內滿負荷工作。兩個15 a輸出可單獨使用或組合，以提供單個30個輸出。雖然電源模組支援4.5伏直流電壓為20伏直流電，輸出電壓範圍從0.6伏直流電至7.5伏直流電。此外，通過單電阻修改，輸出電壓可以很容易地調整到不同的電壓。同樣的，更高的當前版本isl8240m額定提供乙個單一的輸出40或20輸出各。其輸入和輸出電壓額定值是相似的isl8225m。
的isl8225m qfn封裝提供了典型的結到環境的熱阻θja約10°c / w在自然對流(~ 5.8°c / w在400lfm)具有典型的4層pcb板。要估算模組結溫，使用方程1。
tjunction = p×θja + tambient
在方程tjunction是模組內部最高溫度(°c)，tambient是系統環境溫度(°c)，p是模組封裝的總功率損耗(w)和θja是模組結到環境的熱阻。據intersil，沒有散熱器或粉絲的模組和低熱阻證滿功率執行效率高。此外，與外部引線qfn封裝，允許容易和視覺焊點檢測**。
顯示電源模組的處理能力，更進行了評估板標記isl8240meval4z熱試驗，這是乙個頂部和底部的2盎司和1盎司銅銅內部層的4層pcb板(圖2)。輸入電壓為12伏，輸出1伏直流電在30負載電流。開關頻率為500 khz。測量是在沒有空氣流動的房間溫度。在pcb上捕獲的模組的熱影象如圖3所示。結果表明，封裝的最高溫度為70.2°c，在電源模組的工作溫度範圍內。
intersil的isl8240m評估板的影象
圖2：isl8240m評估板的標記isl8240meval4z雙輸出20或40的每乙個輸出
在30的負載電流的intersil的isl8240m熱影象
圖3：熱影象的isl8240m 30負載電流與輸出電壓1 v。
在類似的輸入和輸出電壓引數下，模組的熱影象**獲後，負載電流增加到40答。熱影象，如圖4所示，顯示模組包執行在93.8°c的溫度，這是在其工作溫度範圍內- 40°c至125°c。
在40的負載電流的intersil的isl8240m熱影象
圖4：在40和1 v輸出電壓的負載電流isl8240m熱影象。
由於這些電源模組提供自動電流共享和相位交錯，多達六個模組可以並行輸出電流能力更高。表明至少有三個模組可以併聯無任何使用散熱器和風扇的高輸出電流，intersil在並行配置測試這些模組的熱效能。為此，三isl8225m模組併聯連線，提供乙個輸出電流超過90 a在1伏直流輸出。輸入電壓再次為12伏直流電。圖5顯示了並行三個模組的熱影象。它是觀察到的所有三個模組的額定工作溫度範圍內無需使用任何散熱器或風扇。
三intersil isl8225m模組併聯的熱影象
圖5：三isl8225m模組併聯的熱影象。
在本質上，為空間受限的應用，如intersil廠家提供的集成功率模組，可提供高輸出功率從熱增強緊湊的封裝，無需散熱器或氣流。此外，這些模組可以很容易地連線在並行實現顯著更高的輸出功率，又不增加散熱器和風扇。
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