MPS 可拓展模块——独有单晶元技术和先进封装工艺,让电源设计妙趣横生

时间:2018-11-01 10:39来源:21Dianyuan

摘要:全新推出16V,20A带PMBus的可并联DCDC数字电源模块MPM3695-25

全新推出 16V,20A 带 PMBus 的可并联 DC/DC 数字电源模块 MPM3695-25

作为一家领先的国际半导体公司,Monolithic Power Systems (MPS) 自1997年在加州圣何塞成立以来,以平均每年21.2%的营收增长比例高速扩张,远超模拟芯片行业平均10.9%增长趋势。MPS业务方向,也由基于消费电子的 MPS2.0 扩展至基于汽车、工业、服务器和通信领域的 MPS3.0,并将进入到关注电子商务和均衡发展的 MPS4.0。
 
 
 
逐本溯源,MPS 如何长久的保持远高于同行的增长趋势,并持续不断推出一流的解决方案?又是如何从半导体业名不见经传的初创公司,一步一个脚印成长为坐拥40亿美元以上市值的模拟半导体市场的一面旗帜,成为模拟半导体行业的后起之秀?2018年10月23日,21世纪电源网记者有幸在 MPS 位于杭州应用中心的媒体会上,见到 MPS 电源模块产品线孙毅经理,在了解 MPS 业界领先的可拓展模块 MPM3695-25 的同时,一探 MPS 高速发展的秘密。
 
 
MPS 电源模块产品线经理 孙毅
 
MPS 工艺矩阵:以突破性的专利技术不断超越业界预期
谈及 MPS 工艺矩阵,孙毅经理表示说:“MPS 具有非常先进的工艺技术能力,并覆盖包括消费电子、通信,工业和汽车电子,再到 ACDC 照明多个领域,从 5V 到 12V 极至 1200V 宽范围产品线。”
 
 
MPS 工艺矩阵
 
 消费类电子和通信领域:作为最大的一块产品目录,MPS 采用的 BCD5 技术,最高可以实现  8MHz 的开关频率,并集成同步驱动和控制器,效率高达96%,尺寸基于 BCD4 可减少20%-50%。
 汽车和工业电子:采用 MPS 特有的 BCD*H 技术,在 800KHz,甚至是两兆三兆的一个开关频率下,同样集成驱动芯片和控制器这样的单晶圆结构,实现高达95%的效率。
 ACDC 和照明领域:采用 BCD HV 技术,可快速转换同步栅极驱动和控制器。
 
 
 
 “MPS 电源模块是一个完整的全集成解决方案。”在介绍公司电源产品时,孙毅经理说道:“MPS 电源模块核心的芯片,采用的是 MPS 的单晶圆集成功率芯片,这是一颗30安培单晶元芯片,将同步驱动和控制器集成于一个芯片之间。围绕着核心器件,MPS 还集成了其他的一些无源器件,包括电容电感等等,并集中在非常小的封装之中,帮助客户简化电源设计。”
 
除去 MPS 独有的单晶元技术,Mesh Connect 倒装芯片封装技术也是 MPS 发展中浓墨重彩的一笔。
 
“对一个传统的大电流芯片来讲,我们通常会使用 DrMOS Diver MOS 这样一个结构,它的内部结构分成几块,如驱动 IC、上管和下管以及一些铜把 FET 连接起来。”孙毅经理解释说:“在传统设计中,开通整个 MOSFET 的时候会有一定延迟,这是由于物理位置的原因造成的。而对于  MPS 独特的分布式栅极驱动而言,将 Driver MOS 驱动器分成了一个个小格,并与 MOSFET一一对应,使得裸机信号传输更加快捷,极大程度地提高了开关速度,减小了死区时间,开关损耗和振铃都会减少很多,从而提高效率。”
 
据了解,在传统工艺中通常会采用 wirebond 晶线键合的技术,芯片之间和管脚之间通过晶线的焊接将其连接,这种方法往往会带来寄生参数,对电源性能造成影响。MPS 是业界最早采用 Mesh Connect 芯片倒装工艺的企业,它将模块接触点设计在下方,并用性价比更高的铜柱取代以往的金线,把整个芯片焊在引线框架上面。实现更小尺寸、更好散热、更高可靠性、更小电感,更快响应等诸多优势。
 
MPS 可拓展模块:让电源设计妙趣横生
在媒体会上,孙毅经理还为大家带来了 MPS 全新的电源模块产品 MPM3695-25。作为一款业界领先的可扩展模块,MPM3695-25 可提供高达 250A 峰值电流、200A 持续电流和低至 0.5V 的输出电压。相比于分立负载点电源解决方案,MPM3695-25 能提供高达60%的功率密度,为多个器件提供核心电源,且封装尺寸仅为 10x12x4mm,可轻易满足设计板尺寸要求,是 FPGA、ASIC 和服务器应用的理想之选。
 
MPM3695-25 采用引线框架封装技术,不仅缩小了封装尺寸,还大大优化了电流处理能力,直接且有效地将热量散至 PCB 板上。良好的散热性能,让 MPM3695-25 更加易于设计,有效地节省了大功率器件的功率损耗。通过堆叠多个器件,输出电流可以高达 250A,这远远超过了竞争对手的 130A。MPM3695-25 还集成了单片降压转换器和电感,介于高效的工作效率,功率密度为  2.25kW/inch3;其输出电压为 3.3V,输入电压为 12V,峰值效率高达94%,远高于竞争的91%。
 
 
 
在介绍中,孙毅经理特别强调了 MPM3695-25 的两个特性:一是 MPM3695-25 持续输出电流 20A,最高峰值能达到 25A,并行电流能达到 200A;二是 MPM3695-25 具有自动交错、自动补偿功能。
 
MPM3695-25 采用了 MPS MCOT 控制技术,可以实现自动交错、自动补偿的功能。自动交错是指在多个模块并联运行的时候,较传统产品需要单独通过电阻来选择交错角度,MPM3695-25 可以进行主从控制,即主电源模块可以自行判断同时并联相位的个数,自动分布交错角,而不需要人为设置。自动补偿功能,是说对于不同的输入电压、输出电压组合,不同的输出电容的组合,都不需要人为的去调环路补偿。MPM3695-25 可自动进行环路补偿,并达到非常好的稳定性。
 
 
 
与此同时,MPM3695-25 是一款模块化产品且具有可伸缩性,故可称为单级解决方案——不但简化了 PCB 布局和功率级设计,还减少了产品开模时间。MPM3695-25 先进智能的功能特性使其能够兼容 PMBus,为用户提供了全定制设计和可编程性方案,实现了时序、电流限值、跳频模式、连续导通模式(CCM)和关键参数监控的全程可编程功能,为工程师进行产品设计提供灵活的选择。
 
作为当今业界 FPGA 和电信应用中领先的解决方案,MPM3695-25 上市时间短、功率密度高、具备智能电源管理能力。其模块化特性最大限度地简化了原理图和布局设计工作,创新的 MCOT 控制方案完美地规避了复杂的补偿网络。可编程和电源管理功能允 MPM3695-25 适用于各种应用。为当今市场应用对更高功率密度、更快分负载瞬态响应和更智能的功率管理功能的电源模块的迫切需求提供可能。

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