电源模块的封装类型及相应的优点

德州仪器 2024-08-25

电源模块可以采用多种形式：嵌入式 Micro System in Package (µSiP)、引线式、Quad Flat No lead (QFN) 或我们全新的 MagPack™ 封装技术。每种封装类型都有可优化性能特性的规格，如效率、散热、电磁兼容性和解决方案尺寸。在本文中，我们将重点介绍每种封装类型的一些特性以及它们满足哪些应用要求。

在设计系统功率级时，可以选择低压降稳压器 (LDO) 或开关稳压器等各种器件来调节电源的电压。当系统需要在不超过特定环境温度的情况下保持效率时，开关稳压器是合适的选择，而电源模块则更进一步，在开关稳压器封装中集成了所需的电感器或变压器。

嵌入式 µSiP

采用 µSiP 封装的模块将转换器集成电路 (IC) 嵌入基板内部，并在顶部安装一个电感器和一些无源器件。嵌入到基板中时，转换器 IC 不会占用任何额外空间，因此采用 µSiP 封装的模块对于布板空间有限的应用非常有用。如图 1 所示，TPSM83100 是一款 5.5V、1W 降压/升压模块，可提供双向电流工作模式以支持备份解决方案，采用 2.5mm x 2.0mm x 1.2mm µSiP 封装。

图 1: TPSM83100 的 µSiP 封装图

引线式

引线式封装包括一块位于两个铜引线框之间的 IC，并在顶部放置无源器件。这些封装是大多数电源设计人员所习惯的封装，使布局更加直观。可见引线可确保封装具有弹性，因为其可以实现很高的焊接完整性且易于调试。该封装类型可提供约 8mm 的爬电间隙，从而确保可靠性。

QFN

QFN 模块是用扁平焊盘代替引线与电路板进行连接的封装的统称。QFN 模块具有高功率密度和强大的性能特性，因此是适合许多应用的通用选择。QFN 模块系列有两种常用的封装配置：印刷电路板 (PCB) 基板上的开放式框架模块和引线框上的超模压模块。

超模压 QFN 封装是采用传统铜引线框技术的热增强型塑料封装。在德州仪器最新的超模压 QFN 模块（如 TPSM64406）中，如图 2 所示，将 IC 和无源器件直接放在引线框顶部可以提高电气性能和热性能，这是传统引线式封装所无法比拟的。这款 36V 的模块提供双路 3A 输出或单路可堆叠 6A 输出，具有非常适合噪声敏感型应用的对称高频输入旁路电容器。

图 2: TPSM64406 的超模压 QFN 封装图

开放式框架 QFN 模块将开关元件和无源器件集成到 PCB 基板上，无需通过超模压技术将它们压入到塑料外壳中。跳过此步骤可让设计人员将散热器直接添加到外露的电感器上，从而实现更好的散热。开放式框架封装对尺寸的限制较小并且不易过热，因此它们的额定输出电流比其他模块封装更高，这对于企业计算等高耗能应用非常有用。

MagPack 技术

MagPack 封装技术是德州仪器最新的电源模块封装类型。这些模块利用德州仪器特有的集成磁性封装技术，无需依赖第三方电感器。除了具有比前几代产品更高的功率密度外，这些模块（如 TPSM82816）还具有更好的导热性和更低的电磁干扰。