几乎每个应用中的@@半导体数量都在@@成倍增加@@，电子@@工程师面临的@@诸多设计挑战都归结于需要更高的@@功率@@密度@@@@。例如@@下面这几类应用@@：
超大规模数据中心@@：机架式服务器工作使用的@@功率@@让人难以@@置信@@，这让公用事业公司和@@电力工程师难以@@跟上不断增长的@@电力需求@@。
电动汽车@@@@：从内燃机到@@ 800V 电池包的@@过渡会导致动力总成的@@半导体组件数量呈指数增加@@。
商业和@@家庭安防应用@@：随着可视门铃和@@互联网@@协议摄像头变得越来越普遍@@，它们的@@尺寸越来越小@@，这对必要的@@散热解决方案增加了约束@@。
实现更高功率@@密度@@的@@障碍是什么@@？实际上@@，热性能@@是电源管理集成电路@@ (IC) 在@@电气方面的@@附加特性@@，既无法忽略也不能使用系统级过滤@@188足彩外围@@app “优化@@”。要缓解系统过热问题@@，需要在@@开发过程的@@每个步骤中进行关键的@@微调@@，以@@便设计能够满足给定尺寸约束下的@@系统要求@@。以@@下是@@ TI 专注于优化@@热性能@@和@@突破芯片级功率@@密度@@障碍的@@三个关键领域@@。
1. 工艺技术@@@@创新@@
许多全球半导体制造@@商都在@@竞相提供电源管理产品@@，这些@@产品利用工艺技术@@@@节点在@@业界通用封装@@中实现更高的@@性能@@@@。例如@@，TI 持续投资@@ 45nm 和@@ 65nm 工艺技术@@@@，利用内部技术@@开发以@@及@@ 300mm 制造@@效能来提供针对成本@@、性能@@、功率@@、精度和@@电压电平进行优化@@的@@产品@@。我们的@@工艺技术@@@@进步也帮助我们创造出在@@各种热条件下保持高性能@@的@@产品@@。例如@@，降低集成金属氧化物半导体场效应晶体管@@ (MOSFET) 的@@特定导通状态电阻@@ (RSP) 或@@漏源导通状态电阻@@ (RDS(on))，可以@@更大限度地减小芯片尺寸@@，同时提高@@热性能@@@@。氮化镓@@ (GaN) 或@@碳化硅等其他半导体开关也是如此@@。
以@@ TPS566242 降压转换器为例@@，如图@@@@ 1 中所示@@。新的@@工艺节点通过集成功能并提供额外的@@接地连接优化@@了引脚布局@@，有助于在@@@@ 1.6mm x 1.6mm SOT-563 封装@@中提供@@ 6A 输出电流@@。如果您五年前问我微型引线式简易封装@@是否实现这种类型的@@性能@@@@，我会表示怀疑@@。但现在@@@@，这已经成为了可能@@。这就是工艺技术@@@@的@@魅力@@。
图@@ 1：TPS566242 同步降压转换器可提供高达@@ 6A 的@@连续电流@@
2. 电路设计技术@@@@
除了在@@工艺技术@@@@层面提高@@效率之外@@，创造性的@@电路设计在@@提高@@功率@@密度@@方面也发挥着重要作用@@。设计人员历来使用分立式热插拔控制器来保护大电流企业应用@@。这些@@188足彩外围@@app 可以@@提供可靠的@@保护功能@@，但随着终端设备@@制造@@商@@（和@@消费者@@）需要更大的@@电流能力@@，分立式电源设计可能会变得过大@@，尤其是对于服务器@@电源单元@@ (PSU) 等通常需要@@ 300A 或@@更高电流的@@应用@@。
TPS25985 电子@@保险丝将集成式@@@@ 0.59mΩ FET 与电流检测放大器搭配使用@@。这个放大器@@，加上一种新的@@有源电流共享方法@@，可让您轻松进行温度监控@@。通过结合使用高效的@@开关与创新的@@集成方法@@，TPS25985 可以@@提供高达@@ 70A 的@@峰值电流@@，并且您可以@@轻松堆叠多个电子@@保险丝@@，获得更高的@@功率@@@@。
3. 热优化@@封装@@研发@@
尽管减少散发到印刷电路板@@ (PCB) 或@@系统中的@@热量@@是一项基本要求@@，但现实情况是@@，过多的@@热量仍然存在@@@@，尤其是在@@功率@@要求更高或@@系统环境温度升高的@@情况下@@。TI 最近增强了其@@ HotRod™ Quad-Flat-No lead (QFN) 封装@@的@@性能@@@@，包含更大的@@裸片连接焊盘@@ (DAP)，可实现更好的@@散热@@。图@@ 2 显示了@@ 6A、36V TLVM13660 降压电源模块的@@总@@ DAP 面积和@@引脚易用性@@。
图@@ 2：TLVM13660 底部包括四个导热垫@@，所有信号和@@电源引脚均分布在@@外围@@，便于布局和@@处理@@
要了解有关这些@@封装@@演变的@@更多信息@@，请参阅模拟设计期刊文章@@，“采用小型直流@@@@/直流@@转换器进行设计@@：HotRod QFN 与增强型@@ HotRod QFN 封装@@”。
系统级散热解决方案@@
对于服务器@@ PSU 等大功率@@应用@@，具有顶部冷却功能的@@@@ GaN 是一种非常有效的@@散热方法@@，可以@@在@@不使@@ PCB 变热的@@情况下去除@@ IC 中的@@热量@@。LMG3522R030-Q1 GaN FET 在@@顶部冷却封装@@中集成了栅极驱动器和@@保护功能@@。图@@ 3 显示了@@具有有源钳位@@、功率@@密度@@大于@@ 270W/in3 的@@ 3kW 相移全桥参考设计@@的@@“隔离式直流@@@@/直流@@”部分@@，该设计利用@@ LMG3522 实现了@@ 97.74% 的@@峰值效率@@。
图@@ 3：具有有源钳位@@的@@@@ 3kW 相移全桥参考设计@@
当然@@，考虑到诸如@@ PCB 层数或@@组装流程和@@系统成本限制等不同@@，您可能希望拥有灵活的@@冷却选项@@。在@@这些@@情况下@@，LMG3422R030 集成式@@ GaN FET 等底部冷却@@ IC 可能更适用@@。
结语@@
只有采用多方面的@@工艺和@@封装@@技术@@并具备@@电源设计专业知识@@，才能在@@降低热影响的@@同时保持高性能@@@@。在@@ TI，我们的@@产品设计人员@@、系统工程师@@、封装@@研发和@@制造@@团队都密切关注散热问题@@，从而在@@不影响热性能@@的@@情况下实现更高的@@功率@@密度@@@@。
其他资源@@
· 访问@@ www.ti.com/powerdensity 查找器件和@@技术@@资源来解决功率@@密度@@挑战@@。
· 观看我们的@@培训系列@@“了解功率@@密度@@的@@基础技术@@@@。”
· 借助@@ WEBENCHâ Power Designer 创建定制电源电路@@。
关于德州仪器@@@@ (TI)
德州仪器@@ (TI) (纳斯达克股票代码@@：TXN) 是一家全球性的@@半导体公司@@，致力于设计@@、制造@@、测试和@@销售模拟和@@嵌入式处理芯片@@，用于工业@@、汽车@@、个人电子@@产品@@、通信设备@@和@@企业系统等市场@@。我们致力于通过半导体技术@@让电子@@产品更经济实用@@，创造一个更美好的@@世界@@。如今@@，每一代创新都建立在@@上一代创新的@@基础之上@@，使我们的@@技术@@变得更小巧@@、更快速@@、更可靠@@、更实惠@@，从而实现半导体在@@电子@@产品领域的@@广泛应用@@，这就是工程的@@进步@@。这正是我们数十年来乃至现在@@一直在@@做的@@事@@。 欲了解更多信息@@，请访问@@公司网@@站@@www.ti.com.cn。