電源的小型化輕量化設計方案

　　近年來各種電子產(chǎn)品向小型化和微型化發(fā)展，并以大爆炸的形式進入人們的生活。其中供電電源的體積及重量占了整個產(chǎn)品的一大部分，電源變壓器、電源控制IC、MOS管、整流二極管、電解電容及瓷片電容等元器件是電源電路中必不可少的重要元器件。我們應該怎樣在這些器件上下功夫，把電源的體積逐步縮減?

　　首先我們來對比一下，那些胖瘦不一的電源產(chǎn)品。他們到底差在什么地方，是哪些應用和技術使它們變得不一樣。

　　圖1 各種電源的對比

　　同樣要求同樣品質的電源，大家肯定希望選用小體積重量輕的電源。我們如何能在保證電源性能基礎上減小電源體積及重量呢?有哪些措施及新技術可以采用?下面介紹幾種減小電源體積空間的方法

　　一、DC-DC芯片增加同步整流，減小電源體積及重量：

　　同步整流是采用通態(tài)電阻極低的功率MOSFET，來取代整流二極管以降低整流損耗的一項新技術。MOS管的開通損耗會大大降低，同樣功率的電源MOSFET一般采用PCB散熱即可，而用二極管整流需要采用散熱片。

　　下面介紹一個比較簡單的Buck電路采用同步整流芯片技術的DC-DC芯片MP4420。

　　圖2 帶同步整流DC-DC芯片

　　圖3 同步整流Buck電路

　　MP4420這個芯片內部集成了圖3中的Q1、Q2兩顆MOSFET，而且采用SOT23-8封裝。只需要在芯片外圍加上一個電感及電容即可實現(xiàn)DC-DC轉換功能，從而達到節(jié)省產(chǎn)品體積的目的。

　　二、AC-DC電源采用原邊反饋，節(jié)省部分器件：

　　原邊反饋(PSR)的AC-DC控制技術是最近10年間發(fā)展起來的新型AC-DC控制技術，與傳統(tǒng)的副邊反饋的光耦加TL431的結構相比，其最大的優(yōu)勢在于省去了這兩個芯片以及與之配合工作的一組元器件，這樣就節(jié)省了系統(tǒng)板上的空間，在保證可靠性的基礎上還降低了電路成本。

　　MPS目前有5~15W的一系列的原邊反饋控制芯片方案，MP020是集成700V MOSFET的恒壓恒流(CV/CC) 開關芯片，能輕松實現(xiàn)高精度的穩(wěn)壓和恒流輸出。

　　圖4 AC-DC原邊反饋應用

　　三、小型化電源模塊應用，縮小產(chǎn)品體積：

　　電源模塊可以直接貼裝在印制電路板上，同時由于采用灌膠模塊設計，模塊產(chǎn)品在體積、散熱、可靠性方面都很有優(yōu)勢。AC-DC電源往往需要滿足一些安全距離，導致AC-DC部分電路面積較大，AC-DC電源模塊由于采用灌膠封裝，可以大大減小各元器件及布線之間的距離，可以大大提高電源的功率密度。

　　圖5 小體積電源模塊

　　小體積產(chǎn)品設計從電源入手，周立功從AC-DC到DC-DC芯片方案均可以提供小型化的電源設計方案。周立功旗下的廣州致遠電子推出的小體積電源模塊，ZY0FBxxD-2W系列模塊，采用特殊設計工藝設計，可以在不加任何外圍器件下正常使用。體積僅31.8*20.3*10.5mm。同時周立功代理的MPS產(chǎn)品線，也推出大量下體積封裝電源IC產(chǎn)品，如MP4420采用SOT23-8的小體積封裝，同時采用內置同步整流工藝節(jié)省了續(xù)流二極管，是小體積設計的最佳選擇。