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Murata:将贴装面积超小电压转换效率超高的薄型DC-DC转换器商品化

2020-12-02 09:20  点击数:    admin


 

随着近年来5G、深度学习等AI技术的发展,数据量增大,对IT设备的高功能高密度化的需求急速高涨。电源电路承担着转换为电子设备所需的各种电压的重要作用,占主板(主要电源电路基板)面积的30~50%,令设计师为空间严重不够而大伤脑筋。
因而本公司研发了既能削减包括周边电路在内的贴装总面积,电压转换效率又出色、两全其美的本产品。
本产品是凝聚了本公司多年积累的电源电路技术,加上子公司“pSemi Corp.”(3)拥有的特有的工艺技术、提高电压转换效率的技术开发的首款产品。并由本公司在通信模块业务中积累的高密度封装将电源IC、电感器、电容器封装成一个,实现了DC-DC转换器的超小型化和薄型化。
(3) 即2014年收购的半导体RF元件生产厂家“Peregrine Semiconductor Corp.”,该公司在2017年收购了拥有业界领先的提高电压转换效率技术的小功率半导体开发厂家“Arctic Sand Technologies, Inc.”。2018年公司更名为pSemi™ Corporation。
DC-DC转换器模块是将电源IC、电感器、电容器等封装成一个的产品,大部分体积为电感器所占。一般来说,要变换效率高,就需要大尺寸电感器,所以DC-DC转换器也就大。而要优先确保空间,使用小型电感器,则电压转换效率变低。此外在输入电压与输出电压之差较大的应用中,由于占空比(4)非常小,其影响出现在电源输入线,故为了降噪也需要大型滤波电路。
本产品采用融合特有的“电荷泵技术”(5)与传统的DC-DC转换器电路的新方式“2阶结构”。通过以小幅电压阶跃降低输入电压,从而能使用低耐压FET(6),减轻对各个电感器的依赖度,从而实现了小型且高电压转换效率的DC-DC转换器。而且由于经降压的电压为DC-DC转换器电路的实际输入电压,故也解决了因输入电压与输出电压之差所造成的占空比问题。
(4) 指在一个周期内,工作时间与总时间的比值。对DC-DC转换器来说,由输入电压与输出电压的比值而定。
(5) 通过使输入电压与电容器充电的电压叠加来使输出电压升降的技术。
(6) Field Effect Transistor:场效应管。

传统方法



2阶结构

本公司今后也将聚集集团公司拥有的核心技术,扩充应用特有的电荷泵等技术的产品阵容,为IT设备的高密度高性能和高功能化做贡献。

主要特点

① 本公司特有的电路设计技术
② 公司内生产DC-DC转换器模块所需的关键元器件(电源IC、电感器、电容器)
③ 特有的封装技术
通过上述技术和工艺实现了下列特点。

  • 包括周边电路在内的贴装总面积:143 mm2,超小。比一般产品约削减50%。
  • 以超高的电压转换效率为通过简化热设计来使IT设备小型低成本化做贡献。
  • 通过电感最优值和高频开关动作实现快速响应。
  • 比传统产品约降噪20dB。

主要用途

面向PCIe卡(7)、AI加速器卡(8)、HPC(高性能计算机)(9)、基站设备等的设计和开发人员,提供实现电源空间最小化、高功能高密度化的解决方案。
(7) 能高速数据通信的串行传输方式扩展接口基板。
(8) 用于提高AI应用程序处理速度的扩展接口基板。
(9) 单位时间的计算量非常大、服务器等所用的装置。

主要技术规格

Vin 12V
Vout 1.8V
峰值电压转换效率 90.0~90.5%
尺寸(mm) W 10.5mm
尺寸(mm) L 9.0mm
尺寸(mm) T 2.1mm ※约削减25%

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