本文介绍了电源管理芯片的新型封装技术和具有多种内置电源管理与通信接口的高集成度电源管理解决方案，它让电源设计工程师避免采用多种单一功能的电源管理器件，从而不仅加速设计进程，而且进一步缩短投产的时间。 越来越多的便携式设备均采用诸如彩色显示器、立体声音频与连接解决方案等复杂的功能。其中一些示例包括：gprs、wlan 与蓝牙以及视频与相机功能等。但消费者并不想使用既大又笨重的设备。相反，他们要求小巧、轻便、用户界面友好的设计，并需要较长的电池使用寿命。这种消费偏好使电气设计工程师陷入了进退两难的局面。其原因是，尽管需要为系统提供更多电量，并且需要生成更多电压轨，但为当今复杂的便携式设备设计电源时可用的空间及电池容量却更小。 为了达到这些技术要求，就需要集成电路提供快速、准确的电荷，以充分利用电池的能量物尽其用；实现更高的功率转换效率及更低功耗，以节约电池能量；并实现更高的功能集成度及更少的组件数，以适应缩小的板级空间。以前，使用一些线性稳压器便足以设计出一款简单的电源。但是，在空间极其有限的设计中运行系统应控制在尽可能低的能量预算范围内，并要求其释放的热量达到最低，否则可能会导致散热问题，这就要求您必须使用更复杂、更低功耗的开关模式dc/dc转换器。它们不仅能够显著延长电池使用寿命，而且还能最大限度地缩小板级空间。但是，设计工程师可能会面临电源轨(power rails)以及更复杂设计等方面的挑战，前者需要进行排序，而后者则要求选择正确的组件，以实现稳定的开关电源。 图1：采用散热焊盘的四方扁平无引线(qfn)封装，可优化功耗设计。 新型封装简化复杂的设计 如今，新型的小外型封装技术、低功耗处理技术以及先进的电源管理方法均可简化复杂的设计。与以前的引线式封装技术相比，最近已在市场中确立地位的一种领先封装技术是 qfn(无引线四方扁平)封装。这种封装类型是更昂贵的 wlcsp或晶圆级芯片尺寸封装的替代技术。wlcsp可将封装外形减小为集成电路的大小，但在设计中需要采用难以制造的超微细球栅阵列封装。另一方面，qfn封装因其小尺寸、低成本以及较高的生产良率而独具特色。这种封装工艺具有高速与电源管理电路的某些优异的机械特性，包括改进的同平面性与散热性。由于qfn封装不像传统的soic与tssop封装那样具有翅形引线--这些引线有时可形成天线，会在高频应用中产生噪声--因此其电气性能比传统的引线式封装更优异。此外，它们还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能，该焊盘具有直接散热通道，用于释放封装内的热量。通常将散热焊盘直接焊接在电路板上，并且pcb中的散热通孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中，从而吸收多余的热量。图1显示了这种采用pcb焊接的外露散热焊盘的qfn封装。 采用超小型电路结构的新型晶圆处理技术将低功耗0.18微米cmos技术与高电压、高功率 ldmos功能进行了完美结合。此外，它还为在芯片上集成全面的电源系统奠定了基础。这些系统集成了所有必需的电源组件，如将电流传递给便携式系统的功率管，以及低功耗内存、微控制器与通信接口子系统。这就使得集成的电源管理 ic非常“智能”并且极其灵活。输入端的高电压功能允许通过接口直接连接到便携式系统或车用电池环境中经济高效的、基于变压器的 ac/dc 适配器，而不必添加附加保护电路，这样既会降低成本、又可节约板级空间。此外，更小的处理结构还意味着缩小了半导体裸片尺寸，进而直接降低了 ic 成本，同时增加了各种功能，减少了总体组件数。 高度集成的电源管理方案 诸如 i2c 总线等通信接口的增加也为系统带来了更大的电源灵活性。主处理器能够以数字化方式控制其电源，并根据由负载情况确定的系统要求来动态调节电源电压。这可以提高功效并节约电池能量。图3中的示例说明了此类灵活、集成的电源管理ic，可与支持手持通信及计算系统的应用处理器协同使用。整个解决方案仅采用了一个用于充电的集成电路、四个高效功率转换通道以及一个支持简单电源管理控制的、易于使用的通信接口。 图2a：pfm/pwm dc/dc核心电源电路的高效率分析图。图2b：pfm/pwm dc/dc核心电源电路的高效率分析图。 在给定vd时，联解方程3、4、5可以得到vf。如前所述，结温是考虑器件热完整性的真正标准，因此应该使用结点到环境的热阻rja获得tj表达式，它是许多参数的函数。 该器件包含一个全自动的单节锂离子电池充电器，可以通过墙上ac/dc适配器、计算机或其它外设的usb端口进行充电。适配器引脚(ac)上的额定输入电压高达20v，允许使用简单、非稳压墙上电源(其可采用低成本的变压器与桥接整流器)，从而进一步降低了总体系统成本。所有必