电源模块是否始终是空间受​​限 SSD 的最佳解决方案？

随着半导体和封装技术的进步，电源模块变得越来越流行和更容易获得。凭借更高的集成度，电源模块可为工程师提供更简单的设计，并占用更小的印刷电路板 (PCB) 面积。但是，电源模块是否始终是每种设计的最佳解决方案？

电源模块将任意数量的所需无源器件和集成电路 (IC) 集成到单个器件中。例如，3A TPS82085电源模块将 IC 与其功率 MOSFET、栅极驱动器、控制环路和补偿、软启动和其他功能集成在一起，功率电感器也包括在内。然后，工程师只需添加输入和输出电容、反馈电阻和可选的电源良好电阻。3A TPS62085 “非模块”或分立 IC 版本需要相同的无源器件和功率电感器。

TPS82084/5 是经优化的 2A/3A 降压转换器 MicroSiP™模块， 兼具小型解决方案尺寸和高效率优势。 该电源模块集成有同步降压转换器和电感， 可简化设计、 减少外部元件并节省印刷电路板 (PCB) 面积。 该器件采用紧凑的薄型封装， 适合通过标准表面贴装设备进行自动组装。
为了最大限度地提高效率， 该转换器以 2.4MHz 的标称开关频率工作在脉宽调制 (PWM) 模式下， 并且会在轻负载电流时自动进入节能工作模式。 在节能模式下，器件的工作静态电流典型值为 17µA。 凭借 DCS-Control 拓扑， 该器件可实现出色的负载瞬态性能和精确的输出稳压。 器件的 EN 和 PG 引脚支持顺序配置， 可带来灵活的系统设计。 集成的软启动功能降低了输入电源需要提供的浪涌电流。 过温保护和自动切断短路保护功能使得该解决方案稳健而可靠。

与 TPS82085 模块相比，TPS62085几乎一样简单。最后，1.6A TPS8268180电源模块包含真正的单设备解决方案所需的所有组件，无需额外工作。这是集成度最高的最简单解决方案。

然而，集成并不是免费的——总是有取舍的。例如，由于一个电源模块集成了各种分立元件，它必须有某种方式将它们连接在一起。在TPS82xxx MicroSiP系列和许多其他模块中，PCB 使这成为可能。IC 嵌入在 PCB 中，电感器或其他无源器件堆叠在顶部，如图 1 所示。显然，与将相同的 IC 和无源器件并排放置相比，这增加了解决方案的高度。

图 1：TPS8268180 MicroSiP™ 视图显示堆叠在其 PCB 顶部的无源器件

即使使用 PCB，TPS8268180 MicroSiP™ 仍然支持仅 1mm 的最大高度。这对于大多数应用程序来说绰绰有余。

TPS8268x设备是一个完整的DC/DC降压电源，针对小型解决方案进行了优化。封装中包括开关调节器、电感器和输入/输出电容器。所有无源组件的集成使得解决方案的尺寸仅为6.7mm²。
TPS8268x基于高频同步降压dc-dc转换器，针对电池供电的便携式应用进行了优化，在这种应用中，需要非常小的解决方案尺寸和高度的高负载电流。TPS8268x针对高效率和低输出电压纹波进行了优化，支持高达1600 mA的负载电流。该设备的输入电压范围为2.5-5.5-V，支持由锂离子电池以及5-V和3.3-V轨道供电的应用。
TPS8268x以5.5 MHz开关频率工作，具有扩频能力。对于噪声敏感的应用，这提供了一个较低的噪声调节输出，以及在输入低噪声。该设备支持固定输出电压，无需外部反馈网络。
这些特点，加上高PSRR和交流负载调节性能，使该装置适合取代线性调节器，以获得相同尺寸的更好的功率转换效率。
TPS8268x封装在一个紧凑（2.3mm x 2.9mm）的低剖面BGA封装中，适合通过标准表面安装设备进行自动组装。

然而，如此小的高度导致了第二个权衡：效率。较低的整体高度需要较低高度的电感器，这会增加直流电阻 (DCR)。与分立式 IC 相比，功率模块将具有更高的 DCR 电感器，从而导致重负载时的效率更低。

最后，通过包含电感器和可能的其他无源器件，功率模块显然比不包含这些组件的分立 IC 更昂贵。在本文中，我对分立 IC 和电源模块设计之间的权衡进行了深入研究。作为第三个比较点，该论文着眼于两种分立 IC 设计：一种在功率模块中使用相同的小电感器，另一种在评估模块 (EVM)上使用更大的电感器，从而实现更高的效率。图 2 显示了示例设计在效率、尺寸、高度和成本方面的差异。

图 2：选择电源模块或分立设计时的关键权衡概述

您更喜欢哪一个：电源模块还是分立 IC？