除了增加系統板上的電壓軌數量外，最新的FPGA和微處理器還要求用于為其供電的緊湊型電源組件具有更高的輸出電流。在系統板上管理這種復雜性超出了傳統的基于模擬的集成電源解決方案的能力。這種復雜性需要更高水平的系統智能和先進的數字電源管理功能，包括遙測和系統監控，以確保近100％的正常運行時間。據分析師稱，電信系統或路由器的經濟影響非常大。例如，如果電信系統或路由器由于電源故障而未運行，則在傳輸期間可能會丟失來自互聯網零售商的在線購買，這使得停機對于零售商而言是一項代價高昂的事情。

為了滿足這些市場需求，Intersil已經準備好符合PMBus標準的50 A全封裝數字DC/DC電源模塊。標簽為ISL8272M，它是一個完整的降壓DC/DC轉換器模塊，輸出電流為50 A，電壓范圍為0.6 V至5.0 V，輸入電壓范圍為4.5 V至14 V.換句話說，它采用業界標準的12 V或5 V輸入軌，采用緊湊型封裝，提供更高的輸出電流。實際上，它擴展了之前的25 A ISL8270M和33 A ISL8271M數字電源模塊，使用戶可以輕松遷移到更高電流的電源模塊，采用緊湊的封裝，具有寬工作溫度范圍。

集成模塊

該模塊中集成了高性能數字PWM控制器，雙相功率MOSFET，電感器和無源器件，如圖1所示。雙相架構結合高性能MOSFET，專有電感器設計和優化封裝，可幫助DC/DC模塊從單個緊湊型封裝中提供高達50 A的電流轉換效率。根據Intersil工業電源產品高級應用工程經理Jian Yin的說法，ISL8272M結合了獨特的技術和元件選擇，在緊湊的外形中實現了50 A的輸出電流能力。 Yin說：“高性能FET，專有的電感器設計，優化的封裝結構和出色的散熱有助于降低器件的導通，開關和磁芯損耗，并使ISL8272M能夠在寬范圍內提供50 A的全部輸出電流 - 工作溫度范圍，無需任何氣流。“

圖1：ISL8272M是50 A數字DC/直流模塊將高性能數字PWM控制器，雙相功率MOSFET，電感器和無源器件組合在一個緊湊的成型HAD封裝中。

除了更高的輸出電流外，該模塊還能夠提供電源。峰轉換效率為96％（圖2）。 Yin將這種高轉換性能歸功于DC/DC模塊的雙相電感器，該電感器采用了采用3D集成技術的專有設計。在這種設計中，兩個繞組構建在單個磁芯上，使得兩個繞組的磁通量被部分抵消，從而減小了電感器尺寸和磁芯損耗，Yin說。

圖2：各種輸出電壓下VIN = 9 V和300 kHz開關頻率下的效率與輸出電流的關系。

觀察到隨著降壓轉換比（VIN/VOUT）變高，轉換效率開始下降。因此，當輸入電壓為9 V時，輸出電壓為5 V時，峰值性能約為96％。當輸入電壓為1 V時，輸入電壓為9 V時，峰值性能下降至90％左右。此外，效率仍然很低 - 滿載。

高性能的另一個主要貢獻者是該公司專有的包覆成型高密度陣列（HDA）封裝，它提供了前所未有的熱性能和電氣性能組合。為了獲得出色的導熱性，它使用單層導電封裝基板，如圖3所示。基于HDA的功率模塊實現了出色的導熱性，主要是通過系統板散熱。 “這種裸露的鍍金銅芯片焊盤技術不僅具有出色的散熱性能，而且還具有出色的電氣特性，可提供更低的引線電感以及周邊和板內I/O引腳，從而實現易于布線的PCB走線簡單的引腳，“尹指出。這些特性使HDA封裝的負載點（POL）模塊成為許多新應用的理想選擇，在這些應用中，熱和電性能非常重要，同時還需要越來越高的功率密度閾值。

圖3：ISL8272M采用專有的包覆成型高密度陣列（HDA）封裝，采用單層導電封裝基板。

根據Intersil的說法，封裝的電源模塊與所有行業的拾放設備兼容，可實現全自動化生產。此外，對于高于50 A的輸出，它可以置于均流配置，允許最多四個這樣的模塊并聯，以提供200 A的連續電流。

數字控制

利用ISL8272M的數字控制環路技術（也稱為ChargeMode技術），模擬信號可通過板載ADC立即轉換為數字域，使數字信號處理器或計算狀態機可處理PWM和反饋環路。 “通過結合n x FSW（開關頻率）過采樣，多速率采樣，用于陷波和相位整形的各種類型的數字濾波器，傅里葉變換等，這提供了更加靈活的控制環路。這個控制回路保持穩定而不影響響應性，“Yin解釋說。

根據Yin的描述，ISL8272M的ChargeMode技術使用多速率采樣技術，該技術對錯誤進行采樣并在一次調制信號中多次計算調制信號。轉換期。因此，根據Yin的說法，該技術顯著減少了群延遲，因此支持非常高帶寬的操作。由于群延遲減少，相位滯后顯著減少。

這種超快速和先進的數字控制環路為負載瞬態事件提供單開關周期響應，并最大限度地減少所需的總輸出電容。因此，從系統級的角度來看，進一步保證了高密度。

此外，ISL8272M提供了一個PMBus數字接口，使用戶能夠將模塊操作的所有方面配置為以及監視輸入和輸出參數。產品數據表顯示ISL8272M可與任何SMBus主機設備一起使用。此外，它與PMBus電源系統管理協議規范第I部分和第II部分1.2版兼容。因此，ISL8272M接受大多數標準PMBus命令。使用PMBus命令配置器件時，數據手冊建議將使能引腳連接到信號地（SGND）引腳。 SMBus器件地址是唯一必須由外部引腳設置的參數。根據數據表，可以使用PMBus命令設置所有其他器件參數。

圖4：自ISL8272M的封裝以來該A 50轉換器集成了所有主要的有源和無源元件，僅需少量外部無源元件即可完成DC/DC轉換解決方案。

為加快設計時間，全封裝50 A數字電源使用圖形用戶界面（GUI）軟件PowerNavigator，可以輕松地將模塊ISL8272M配置為所需的電源轉換解決方案。由于該模塊在熱增強型封裝中集成了所有主要的有源和無源元件，因此外部只需要少量無源元件即可完成解決方案（圖4，上圖）。