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带有芯片内置电感器的直流-直流变换器

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:640

  它的电流输出为3a,输出功率为10w,8.1标准为12.5毫米,高2.2毫米,仅占据135毫米2的pc板卡空间。尽管具有这么多功能,但其物料清单(bom)成本仍然可与众多受欢迎的产品匹敌。

  够了,该说出实情了。这一神秘产品便是来自已启动两年之久的enpirion en5330电源系统单芯片(psoc)。据该公司介绍,en5330是世界上最小的电源系统单芯片,并且是最快的负载点(pol)应用的直流-直流buck变换器。该芯片集成了一个控制器、fet和一个电感器,仅需三个外置电容和电阻便可工作。enpirion表示,这是第一个带有芯片内置电感器的直流-直流变换器。

  “我们提供的是世界上最小与最快的直流-直流变换器,”enpirion市场总监brett etter说,“您所需要的仅仅是一个额外的10-μf输入电容,40到50μf的输出电容,一个可产生可编程软启动能力的低值电容,以及一个外置接地电阻,如果全都具备,您便准备就绪了”最终版本的产品将不再需要外置电阻。

   该芯片是一个36管脚双平面无铅(dfn)软件包。也可以是四平面无铅(qfn)软件包(图1)。作为enpirion计划开发的ipower集成设备的组成部分,其最大转换频率可达10 mhz,功率可在前述输出功率与电流基础上节约90%(图2)。由于它仅占有135mm2的pc板卡空间,oem用户可减少70%的变换器板卡安装空间(图3)。

  据该公司介绍,135mm2的板卡空间是一种正在开发的机板空间。可根据最终机板设计优化其布局,从而缩小其尺寸。公司也提供了1.00毫米厚的超小体积设备。

  enpirion是如何实现它的呢?“我们考虑到采用标准主流流程的限制并开发电路设计技术,即架构布局,以及我们所需要的材料,”enpirion总裁、创始人和首席技术官ashraf lotfi说。“我们的目标是以市场所能接受的合理成本,开发出高性能与高度集成的部件。”该设备采用深次微米cmos流程生产。

创造性工程

  生产en5330的主要技术创新包括芯片的功率fet,其速度是其它功率fet的五至十倍。同样也集成了一个mems电感器?d首次用于电源变换器?d和一个电源管理控制算法,允许微秒响应,极大地降低了整个系统功耗。

  en5330的输入电压为2.375至6.5v,并在5mhz频率下工作。其输出电压可采用六种步骤编程。输入电压误差在±3%之间,其电压纹波为40 mv。无需调整参考电压便可达到输出电压的精确性要求。enpirion计划将该精度限制在±1%之间。

  产品版本将采用三个vid可选管脚式电压选择线。其它功能包括输出开启和电源就绪信号。该设备也具有过电流、短路、过电压、低电压和热关闭保护功能。

它全部采用磁性材料制成

  选择合适的磁性材料来生产mems电感器是设计上的一项主要挑战。“目前有许多磁性材料配方,但大多数(99%)不可能以合理的成本或被功率转换市场所接受的成本生产出来,”lotfi说。

“您可以采用超薄材料生产出比我们的产品更小的电感器,但所采用的材料本身也具有功率与频率的限制,”他补充道。“今天所采用的大多数磁性材料是铁酸盐,随着频率的提高,其穿透性会减弱,感应值也将相应降低。我们开发出一种配方,可以在10到20mhz的频率工作,采用目前的主流制程,使得平面感应器更易生产且成本低廉。”该电感器被安置在变换器芯片的集成电路上(图4)。

  enpirion开发出一种用于数字电源管理(dpm)的独创数字控制算法,可优化用于获得最佳转换速率控制效果。该算法的响应时间仅为数微秒,比现有的dpm算法快了一个数量级。其快速电压管理和频率调整节省了更多功率。该公司将其转换器芯片定位于迅速兴起的psoc市场。enpirion将这块市场视为联系半导体部件供应商和电源生产商的桥梁。

  “生产控制器,fet等的半导体厂商基本上位于一个市场区域,采用那些部件的模组和电源生产商则位于另外一个市场区域,”产品营销总监mike laflin说。“我们为这两块区域的最佳厂商带来了真正的psoc设备。”

  规格为10-w、3-a的en5330样品已自一月开始生产。规格为20-w 6-a的样品也已上市。两种产品的产量均指第三季度产量。

  enpirion提供两种电源设备系列。一种是ipower系列,包括en5330,方向是pol应用。一种是mipower系列,适合功率敏感性、小体积和高效能应用,如数码相机、手机、pda和mp3播放机。

  单批购买量达到1000只时,en5330的单价为4.95美元。公司也提供评估机板。



  它的电流输出为3a,输出功率为10w,8.1标准为12.5毫米,高2.2毫米,仅占据135毫米2的pc板卡空间。尽管具有这么多功能,但其物料清单(bom)成本仍然可与众多受欢迎的产品匹敌。

  够了,该说出实情了。这一神秘产品便是来自已启动两年之久的enpirion en5330电源系统单芯片(psoc)。据该公司介绍,en5330是世界上最小的电源系统单芯片,并且是最快的负载点(pol)应用的直流-直流buck变换器。该芯片集成了一个控制器、fet和一个电感器,仅需三个外置电容和电阻便可工作。enpirion表示,这是第一个带有芯片内置电感器的直流-直流变换器。

  “我们提供的是世界上最小与最快的直流-直流变换器,”enpirion市场总监brett etter说,“您所需要的仅仅是一个额外的10-μf输入电容,40到50μf的输出电容,一个可产生可编程软启动能力的低值电容,以及一个外置接地电阻,如果全都具备,您便准备就绪了”最终版本的产品将不再需要外置电阻。

   该芯片是一个36管脚双平面无铅(dfn)软件包。也可以是四平面无铅(qfn)软件包(图1)。作为enpirion计划开发的ipower集成设备的组成部分,其最大转换频率可达10 mhz,功率可在前述输出功率与电流基础上节约90%(图2)。由于它仅占有135mm2的pc板卡空间,oem用户可减少70%的变换器板卡安装空间(图3)。

  据该公司介绍,135mm2的板卡空间是一种正在开发的机板空间。可根据最终机板设计优化其布局,从而缩小其尺寸。公司也提供了1.00毫米厚的超小体积设备。

  enpirion是如何实现它的呢?“我们考虑到采用标准主流流程的限制并开发电路设计技术,即架构布局,以及我们所需要的材料,”enpirion总裁、创始人和首席技术官ashraf lotfi说。“我们的目标是以市场所能接受的合理成本,开发出高性能与高度集成的部件。”该设备采用深次微米cmos流程生产。

创造性工程

  生产en5330的主要技术创新包括芯片的功率fet,其速度是其它功率fet的五至十倍。同样也集成了一个mems电感器?d首次用于电源变换器?d和一个电源管理控制算法,允许微秒响应,极大地降低了整个系统功耗。

  en5330的输入电压为2.375至6.5v,并在5mhz频率下工作。其输出电压可采用六种步骤编程。输入电压误差在±3%之间,其电压纹波为40 mv。无需调整参考电压便可达到输出电压的精确性要求。enpirion计划将该精度限制在±1%之间。

  产品版本将采用三个vid可选管脚式电压选择线。其它功能包括输出开启和电源就绪信号。该设备也具有过电流、短路、过电压、低电压和热关闭保护功能。

它全部采用磁性材料制成

  选择合适的磁性材料来生产mems电感器是设计上的一项主要挑战。“目前有许多磁性材料配方,但大多数(99%)不可能以合理的成本或被功率转换市场所接受的成本生产出来,”lotfi说。

“您可以采用超薄材料生产出比我们的产品更小的电感器,但所采用的材料本身也具有功率与频率的限制,”他补充道。“今天所采用的大多数磁性材料是铁酸盐,随着频率的提高,其穿透性会减弱,感应值也将相应降低。我们开发出一种配方,可以在10到20mhz的频率工作,采用目前的主流制程,使得平面感应器更易生产且成本低廉。”该电感器被安置在变换器芯片的集成电路上(图4)。

  enpirion开发出一种用于数字电源管理(dpm)的独创数字控制算法,可优化用于获得最佳转换速率控制效果。该算法的响应时间仅为数微秒,比现有的dpm算法快了一个数量级。其快速电压管理和频率调整节省了更多功率。该公司将其转换器芯片定位于迅速兴起的psoc市场。enpirion将这块市场视为联系半导体部件供应商和电源生产商的桥梁。

  “生产控制器,fet等的半导体厂商基本上位于一个市场区域,采用那些部件的模组和电源生产商则位于另外一个市场区域,”产品营销总监mike laflin说。“我们为这两块区域的最佳厂商带来了真正的psoc设备。”

  规格为10-w、3-a的en5330样品已自一月开始生产。规格为20-w 6-a的样品也已上市。两种产品的产量均指第三季度产量。

  enpirion提供两种电源设备系列。一种是ipower系列,包括en5330,方向是pol应用。一种是mipower系列,适合功率敏感性、小体积和高效能应用,如数码相机、手机、pda和mp3播放机。

  单批购买量达到1000只时,en5330的单价为4.95美元。公司也提供评估机板。



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