技術干貨|電源模塊的封裝類型及相應的優點

在設計系統功率級時，可以選擇低壓降穩壓器 (LDO) 或開關穩壓器等各種器件來調節電源的電壓。當系統需要在不超過特定環境溫度的情況下保持效率時，開關穩壓器是合適的選擇，而電源模塊則更進一步，在開關穩壓器封裝中集成了所需的電感器或變壓器。

電源模塊可以采用多種形式：嵌入式 Micro System in Package (μSiP)、引線式、Quad Flat No lead (QFN) 或我們全新的 MagPack? 封裝技術。每種封裝類型都有可優化性能特性的規格，如效率、散熱、電磁兼容性和解決方案尺寸。在本文中，我們將重點介紹每種封裝類型的一些特性以及它們滿足哪些應用要求。

采用 μSiP 封裝的模塊將轉換器集成電路 (IC) 嵌入基板內部，并在頂部安裝一個電感器和一些無源器件。嵌入到基板中時，轉換器 IC 不會占用任何額外空間，因此采用 μSiP 封裝的模塊對于布板空間有限的應用非常有用。如圖 1 所示，TPSM83100 是一款 5.5V、1W 降壓/升壓模塊，可提供雙向電流工作模式以支持備份解決方案，采用 2.5mm x 2.0mm x 1.2mm μSiP 封裝。

圖 1: TPSM83100 的 μSiP 封裝圖

引線式封裝包括一塊位于兩個銅引線框之間的 IC，并在頂部放置無源器件。這些封裝是大多數電源設計人員所習慣的封裝，使布局更加直觀。可見引線可確保封裝具有彈性，因為其可以實現很高的焊接完整性且易于調試。該封裝類型可提供約 8mm 的爬電間隙，從而確保可靠性。

QFN 模塊是用扁平焊盤代替引線與電路板進行連接的封裝的統稱。QFN 模塊具有高功率密度和強大的性能特性，因此是適合許多應用的通用選擇。QFN 模塊系列有兩種常用的封裝配置：印刷電路板 (PCB) 基板上的開放式框架模塊和引線框上的超模壓模塊。

超模壓 QFN 封裝是采用傳統銅引線框技術的熱增強型塑料封裝。在德州儀器最新的超模壓 QFN 模塊（如 TPSM64406）中，如圖 2 所示，將 IC 和無源器件直接放在引線框頂部可以提高電氣性能和熱性能，這是傳統引線式封裝所無法比擬的。這款 36V 的模塊提供雙路 3A 輸出或單路可堆疊 6A 輸出，具有非常適合噪聲敏感型應用的對稱高頻輸入旁路電容器。

圖 2: TPSM64406 的超模壓 QFN 封裝圖

開放式框架 QFN 模塊將開關元件和無源器件集成到 PCB 基板上，無需通過超模壓技術將它們壓入到塑料外殼中。跳過此步驟可讓設計人員將散熱器直接添加到外露的電感器上，從而實現更好的散熱。開放式框架封裝對尺寸的限制較小并且不易過熱，因此它們的額定輸出電流比其他模塊封裝更高，這對于企業計算等高耗能應用非常有用。

MagPack 封裝技術是德州儀器最新的電源模塊封裝類型。這些模塊利用德州儀器特有的集成磁性封裝技術，無需依賴第三方電感器。除了具有比前幾代產品更高的功率密度外，這些模塊（如 TPSM82816）還具有更好的導熱性和更低的電磁干擾。

圖 3: TPSM82816 的 MagPack 封裝圖

由于電源模塊的多種性能特性，電源模塊是電源設計人員的理想選擇，與分立式解決方案和 LDO 相比具有許多優勢。電源模塊具有多種封裝類型，可根據應用要求進行優化。

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