功率密度 

在更小的空间内实现更大的功率,从而以更低的系统成本增强系统功能

借助哪些技术可实现更高的功率密度?

随着功率需求的增加,电路板面积和厚度日益成为限制因素。电源设计人员必须向其应用中集成更多的电路,才能实现产品的差异化,并提高效率和增强热性能。通过采用 TI 的先进工艺、封装和电路设计技术,目前能以更小的外形尺寸实现更高的功率等级。

了解提高功率密度的利弊权衡和所需技术

在电源设计中,空间是有限的,因此工程师始终面临着一个挑战,即在更小的空间内实现更大的功率。提高功率密度的需求显而易见,但现在有哪些因素限制了设计人员提高功率密度?在此白皮书中,我们将深入分析提高功率密度的限制因素,并提供可帮您克服这些因素的技术示例。

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TI 高功率密度技术的优势

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尺寸更小,散热更少

通过结合独特集成技术和超低 RDSON、低 RSP FET 的高性能器件选项节省布板空间,从而实现更小的裸片尺寸。

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热性能更出色

利用先进的散热技术(包括增强型 HotRod™ QFN 封装、电源 Wafer Chip-Scale Packaging (WCSP) 和顶部散热),帮助封装体散热。

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效率更高

借助多级转换器拓扑和先进的功率级栅极驱动器,使用较小的无源器件实现较高的开关频率,同时又不影响效率。

Three ways to overcome thermal challenges

From circuit design to packaging R&D, thermally optimized system designs and more, TI is your partner in solving power density challenges. Learn more about our multi-faceted approach to making smaller, higher performance ICs a reality.
 

特色高功率密度产品

新产品 电子保险丝和热插拔控制器 TPS25985 正在供货 具有准确、快速电流监测器的 4.5V 至 16V、0.59mΩ、80A 可堆叠紧凑型电子保险丝
新产品 降压模块(集成电感器) TLVM13660 正在供货 采用 5mm x 5.5mm 增强型 HotRod™ QFN 封装的 36V 输入、1V 至 6V 输出、6A 降压电源模块
新产品 降压转换器(集成开关) TPS566242 正在供货 采用 SOT-563 封装的 3V 至 16V 输入电压、6A ECO 模式同步降压转换器
氮化镓 (GaN) IC LMG3522R030-Q1 预发布 具有集成驱动器、保护和温度报告功能的汽车类 650V 30mΩ GaN FET

特色高功率密度参考设计

Reference design
基于 GaN 的 6.6kW 双向车载充电器参考设计
PMP22650 参考设计是一款 6.6kW 的双向车载充电器。该设计采用两相图腾柱 PFC 和带有同步整流功能的全桥 CLLLC 转换器。CLLLC 采用频率和相位调制在所需的调节范围内调节输出。该设计采用 TMS320F28388D 微控制器内的单个处理内核来控制 PFC 和 CLLLC。使用配有 Rogowski 线圈电流传感器的相同微控制器来实现同步整流。通过高速 GaN 开关 (LMG3522) 实现高密度。PFC 的工作频率为 120kHz,而 CLLLC 在 200kHz 至 800kHz 的可变频率范围内运行。峰值系统效率为 96.5%,该数值在 3.8kW/L (...)
Reference design
适用于 2 至 4 节电池的集成 USB Type-C® 电力输送 (PD) 和充电参考设计

在无需任何外部 FET 的情况下,此参考设计可提供高达 20V 的充电电压(电流为 5A),从而显著缩小解决方案尺寸并降低总 BOM 成本。同时,也不需要微处理器,因为 TPS25750 电力输送 (PD) 控制器将负责与 BQ25792 电池充电器 IC 的 I2C 通信。此 I2C 的功能以及 TPS25750 基于网络的 GUI 显著简化了固件开发过程。

Reference design
变频、ZVS、5kW、基于 GaN 的两相图腾柱 PFC 参考设计
该参考设计为高密度高效 5kW 图腾柱功率因数校正 (PFC) 设计。设计采用两相图腾柱 PFC,能在可变频率和零电压开关 (ZVS) 条件下运行。控制器采用新拓扑和改进型三角电流模式 (iTCM),能够减小尺寸并提高效率。设计方案为在 TMS320F280049C 微控制器内使用高性能处理内核,可在广泛的工作范围内保证效率。PFC 的运行频率范围为 100kHz 至 800kHz。峰值系统效率为 99%,该数值在 120W/in3 开放式框架功率密度下实现。

解决功率密度挑战的好帮手

在更小的空间内实现更大功率,才能推动每项技术的新进展。这是功率密度的目标所在:更小的封装、更高的电流、更少的权衡。了解我们如何在未来几年推动实现更高的功率密度。

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凭借超高的工作电压和可靠性提升安全性。

在不影响系统性能的同时,延长电池寿命和货架期。

通过减少辐射发射,降低系统成本并快速满足 EMI 标准。

增强功率和信号完整性,以提高系统级保护和精度。