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MOSFET雙芯片功率封裝簡化電源設計

鉅大LARGE  |  點擊量:814次  |  2020年06月18日  

目前,電源工程師面對的一個重要難題是,隨著功能的日益增多,商用電子產品的尺寸不斷縮小,留給電源電路的空間越來越少。解決這個難題的辦法之一是充分利用在MOSFET技術和封裝上的進步。通過在更小尺寸的封裝內采用更高性能的MOSFET,業內的一個趨勢是從SO-8等標準引線封裝向帶有底面漏極焊盤的功率封裝轉變。關于大電流應用,常用的是功率6mmx5mm封裝,例如powerpAK®SO-8。但關于電流較小的應用,發展趨勢是向powerpAK1212-8這樣的3mmx3mm功率封裝轉變。在這類封裝中,RDS(on)已經足夠低,使得這類芯片可以廣泛用于筆記本電腦中的10ADC-DC應用。


雖然3mmx3mm功率封裝已經使DC-DC電路使用的空間大幅減少,還是有機會能夠把所用的空間再減少一點,以及提高功率密度。實現這個目的的辦法之一是用組合了兩個器件的封裝替代分立的單片MOSFET。SO-8雙芯片功率MOSFET已經使用了很長時間,但是通常只能處理5A以下的負載電流,這對上網本和筆記本電腦中的5V和3.3V電源軌是完全沒問題的,但對負載電流為10A或更高的系統來說顯然是太低了。


這就是為何制造商努力設計MOSFET的雙芯片功率封裝的原因,因為這樣就能大大提高可能的最大電流,而且熱性能也比傳統的表面貼裝封裝要好。利用這種功率封裝的基本原理,把兩片分開的芯片裝進一個封裝,這種器件就能減少電源電路所需的面積。


powerpAIR就是這樣的一種封裝類型,這種封裝的外形尺寸比單片功率6x5封裝(powerpAKSO-8)小,最大電流可以達到15A。在筆記本電腦中,一般象這么大的負載電流都會采用兩個功率6x5封裝,算上導線和打標簽的面積,以及兩個器件的位置擺放,占用的面積超過60mm2。這種雙芯片功率封裝的尺寸是6.0mmx3.7mm,在電路板上占用的面積為22mm2。能把電路板空間減少63%對電源工程師是很有幫助的,因為他們給電源電路設計的空間是越來越少了。用傳統的SO-8雙芯片功率型封裝,是沒法取得這么大的好處的。


與兩個6x5功率封裝或兩個SO-8封裝相比,這種器件不但能節省空間,而且能簡化設計,比兩個3x3功率封裝還能再節省點空間。雙芯片功率封裝很容易用一個器件替換兩個3x3封裝,甚至還能在pCB上再省出布線和打標示的空間,如圖1所示。因此對5A~15A的DC-DC應用,用這種器件是很合理的設計步驟,也是提高功率密度的方式之一。

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