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- 男
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直流转换器它的电流输出为3A，输出功率为10W，8.1标准为12.5毫米，高2.2毫米，仅占据135毫米2的PC板卡空间。尽管具有这么多功能，但其物料清单(BOM)成本仍然可与众多受欢迎的产品匹敌。
够了，该说出实情了。这一神秘产品便是来自已启动两年之久的Enpirion EN5330电源系统单芯片(PSoC)。据该公司介绍，EN5330是世界上最小的电源系统单芯片，并且是最快的负载点(POL)应用的直流-直流buck变换器。该芯片集成了一个控制器、FET和一个电感器，仅需三个外置电容和电阻便可工作。Enpirion表示，这是第一个带有芯片内置电感器的直流-直流转换器。
“我们提供的是世界上最小与最快的直流-直流转换器，”Enpirion市场总监Brett Etter说，“您所需要的仅仅是一个额外的10-μF输入电容，40到50μF的输出电容，一个可产生可编程软启动能力的低值电容，以及一个外置接地电阻，如果全都具备，您便准备就绪了”最终版本的产品将不再需要外置电阻。
该芯片是一个36管脚双平面无铅(DFN)软件包。也可以是四平面无铅(QFN)软件包(图1)。作为Enpirion计划开发的iPower集成设备的组成部分，其最大转换频率可达10 MHz，功率可在前述输出功率与电流基础上节约90％(图2)。由于它仅占有135mm2的PC板卡空间，OEM用户可减少70％的变换器板卡安装空间(图3)。
据该公司介绍，135mm2的板卡空间是一种正在开发的机板空间。可根据最终机板设计优化其布局，从而缩小其尺寸。公司也提供了1.00毫米厚的超小体积设备。
Enpirion是如何实现它的呢？“我们考虑到采用标准主流流程的限制并开发电路设计技术，即架构布局，以及我们所需要的材料，”Enpirion总裁、创始人和首席技术官Ashraf Lotfi说。“我们的目标是以市场所能接受的合理成本，开发出高性能与高度集成的部件。”该设备采用深次微米CMOS流程生产。
创造性工程
生产EN5330的主要技术创新包括芯片的功率FET，其速度是其它功率FET的五至十倍。同样也集成了一个MEMS电感器?D首次用于电源变换器?D和一个电源管理控制算法，允许微秒响应，极大地降低了整个系统功耗。
EN5330的输入电压为2.375至6.5V，并在5MHz频率下工作。直流转换器输出电压可采用六种步骤编程。输入电压误差在±3%之间，其电压纹波为40 mV。无需调整参考电压便可达到输出电压的精确性要求。Enpirion计划将该精度限制在±1%之间。
产品版本将采用三个VID可选管脚式电压选择线。其它功能包括输出开启和电源就绪信号。该设备也具有过电流、短路、过电压、低电压和热关闭保护功能。
它全部采用磁性材料制成
选择合适的磁性材料来生产MEMS电感器是设计上的一项主要挑战。“目前有许多磁性材料配方，但大多数(99%)不可能以合理的成本或被功率转换市场所接受的成本生产出来，”Lotfi说。
“您可以采用超薄材料生产出比我们的产品更小的电感器，但所采用的材料本身也具有功率与频率的限制，”他补充道。“今天所采用的大多数磁性材料是铁酸盐，随着频率的提高，其穿透性会减弱，感应值也将相应降低。我们开发出一种配方，可以在10到20MHz的频率工作，采用目前的主流制程，使得平面感应器更易生产且成本低廉。”该电感器被安置在直流转换器芯片的集成电路上(图4)。
Enpirion开发出一种用于数字电源管理(DPM)的独创数字控制算法，可优化用于获得最佳转换速率控制效果。该算法的响应时间仅为数微秒，比现有的DPM算法快了一个数量级。其快速电压管理和频率调整节省了更多功率。该公司将其转直流转换器芯片定位于迅速兴起的PSoC市场。Enpirion将这块市场视为联系半导体部件供应商和电源生产商的桥梁。
“生产控制器，FET等的半导体厂商基本上位于一个市场区域，采用那些部件的模组和电源生产商则位于另外一个市场区域，”产品营销总监Mike Laflin说。“我们为这两块区域的最佳厂商带来了真正的PSoC设备。” |
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