TI 運用創新技術提升散熱管理與功率密度並推出三款電源管理相關產品

德州儀器運用多項創新技術提升散熱管理與更高的功率密度，並應用製程、封裝與電路架構創新，推出高功率密度同步降壓轉換器、eFuse 以及 GaN FET等新產品。



從個人消費電子、資料中心的伺服器到航太衛星設備等，都是以電力驅動的裝置，隨著性能需求，功耗也持續提升，如何在更小的空間擁有更高的功率密度是大家共同的目標。而在追求高功率密度以及電源使用效率時，散熱／冷卻的設計也變得更重要。

由於電路運作時許多零組件都產生廢熱，如何解決熱的問題在產品開發的過程中就要仔細調整，以滿足特定尺寸、空間限制等要求。對於電源管理產品而言，熱的問題更為重要。


德州儀器半導體行銷與應用經理蕭進皇

德州儀器(TI) 現在透過「提升封裝熱性能」、「降低切換耗損」、「創新拓樸與電路設計」以及「整合設計」四大創新技術升級散熱管理，達成高功率密度目標。


德州儀器透過四大創新技術提高散熱管理與功率密度

透過製程的精進以創造在各種熱條件下仍能保持高性能的產品，像是降低金屬氧化物半導體場效應電晶體 (MOSFET) 的特定導通電阻 (Rsp) 或導通阻抗(Rds(on))即可盡量縮小晶片尺寸，同時提高熱性能。

除了從製程提高效率之外，更新創的電路設計在提高功率密度上也很重要。過去設計人員大都使用離散式熱插拔控制器來保護高電流應用系統，這些保護設計雖然可靠，但是隨著裝置運作電流大幅提升，占用的空間可能就過大。TI開發新式的保護設計，不僅可搭配大電流的裝置，所需要的空間也縮小很多。


上圖為一般 QFN 以打線方式連接至支架。下圖則是 HotRod 覆晶連接方式(圖片取自德州儀器)

再來便是封裝散熱設計的改良也很重要，TI 最近強化 HotRod 四方扁平無引線 (QFN) 封裝方式，採用更大的晶粒托盤 (DAP)有助於促進散熱，另外也採用覆晶式設計直接與支架連接，減少傳統晶片打線連接至支架時的問題。此外對於部分的應用方式，晶片的封裝若能提供頂部冷卻功能時對散熱設計也很有幫助，如此就可不透過 PCB 而直接將熱去除。

利用製程技術、封裝與電路架構等創新設計，將可幫助工程師開發能提升散熱的電子產品，德州儀器新推出的 TPS566242 高功率密度同步降壓轉換器、TPS25985 eFuse以及 LMG3522R030-Q1 GaN FET 三款電源管理解決方案產品，以更小的封裝體積改善系統穩定性並提高功率密度，更重要是不影響系統成本與性能。


TI TPS566242 是一款最小體積超高功率密度同步降壓轉換器

TI TPS566242 是業界最小體積超高功率密度同步降壓轉換器，它可支援 3V至16V輸入電壓，輸出持續電流更可高達6A。TPS566242 是市場第一款採用能減少系統成本的小體積SOT-563（DRL）封裝的 6A 元件，封裝尺寸僅有 1.6mmx1.6mm，新的製程透過整合功能和提供額外的接地連接來改善接腳配置，有助提高在 PCB 上的散熱。高整合式的 27.7mΩ 和14.8-mΩ Rds(on) FET 設計有效減少切換耗損，並支援最高600KHz的切換頻率。TPS566242 可應用在寬頻監測、資料中心以及離散式電源系統。


TI TPS25985 eFuse

為了降低高電流保護裝置的體積，TI 推出的 TPS25985 eFuse 整合 0.59mΩ FET 與電流檢測系統，此精準且高效的電流檢測系統搭配全新主動式電流共享方案，能簡單實現具有高度電流共享與精準電流監測的溫度監控，以強化系統功能。結合高效率切換與創新整合，TPS25985 的小體積封裝可支援高達 80A 的電流，並可堆疊多個 eFuse 提高功率密度。


TI LMG3522R030-Q1 為整合閘極驅動器並採用頂部冷卻封裝設計的 GaN FET

針對對於伺服器 PSU 等大功率應用系統，具備頂部冷卻的GaN 產品可在不加熱 PCB 方式下去除 IC 熱量是極佳的設計。TI 推出的 LMG3522R030-Q1 便是業界第一款整合閘極驅動器並採用頂部冷卻封裝設計的 GaN FET，擁有更高的效率與電源功率，可支援高達 2-5kW 的電源供應器，適合用於伺服器、資料中心、通訊設備到工業級的系統，並擁有絕佳的散熱以及過溫與欠壓鎖定的保護功能。