采用eSIP功率封装减小电源体积

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开关电源在全世界范围内被广泛用于各种设备的插墙式适配器和内部电源。电源设计工程师长期以来都在设法降低开关电源的设计成本、提高电源效率，并使设计能满足最小空间的要求。实现这样的开关电源要求采用突破性新技术。POWER Integrations公司已成功开发出一种名为eSIP的全新功率封装。该封装要比传统的TO-220封装小很多，是后者的替代方案。此外，eSIP封装还特别适合高噪声电源环境。比如，当POWER Integrations最新的集成TOPSwitch-HX的离线式开关IC采用新的eSIP封装后，便可设计出极具成本和性能优势的132kHz反激式转换器电源。
使用eSIP封装设计的电路板完全可与采用传统TO-220封装设计的电路板相媲美。它们具有同样低的热阻抗，但eSIP封装在PCB上的装配高度不到10MM，仅为已有45年历史的TO-220封装高度的一半。此外，eSIP封装的占位面积更小，所用的电路板面积也更小。如此小型的封装可以满足市场对超薄LCD显示器、平板电视和机顶盒等电子产品的要求。


图1：eSIP封装在更小的体积里提供与TO-220封装相当的性能。
eSIP的引脚布局允许其自行标记，这样当将元件插入PCB的时候，无需隔离片即可实现校正元件高度。简单的夹片提供了采用将器件与散热片固定在一起的低成本方法。夹片能将eSIP与散热片牢牢固定到位，可满足IEC 60068标准的冲击和振动测试要求。附在eSIP封装上的散热片位于器件的源极，不需要绝缘垫片，因此不会干扰信号。
TOPSwitch-HX是一种离线式开关，它在一个单芯片器件中集成了一个700V的大功率MOSFET、多模式控制器、集成式限流电路、欠压和过压故障保护电路、过热关断保护及其它控制电路(图2)。


图2：TOPSwitch-HX的典型反激式应用。
TOPSwitch-HX产品系列涵盖6.5W到333W的功率范围。它只需要少量的外部元件(图3)，便可以大大降低以132kHz开关频率工作的电源系统的成本。TOPSwitch-HX电源采用多模式控制机制，可以在不同的开关模式之间平滑切换，能在任何负载模式下实现最优效率。这种多模式控制特性使基于TOPSwitch-HX的电源设计能满足能源之星2.0和EU COC等所有在执行和被提议的能效标准。


图3：采用以132kHz开关频率工作的TOPSwitch的40W低成本LCD显示器电源电路。
eSIP封装和TOPSwitch-HX是一项突破性技术，它们允许电源制造商以更低的成本，全面满足日益严格的EMI要求和能效标准。
频率抖动和经过优化的开关技术被用来降低辐射EMI和传导EMI。配合采用这两个技术以及POWER Integrations公司独特的低成本的变压器EMI屏蔽技术，使得EMI滤波器元件的数量和尺寸都大为减少。MOSFET采用横向扩散技术构建，具有非常低的寄生电容，这允许MOSFET工作在132kHz开关频率而不带来高开关损耗。该技术的另一个重要特点是击穿电压高，高达700V。这使得可在变压器中使用较高的匝数比，这样对给定DC输出而言，次级电压得以降低，从而降低整流器二极管的功耗和成本。
成本显著降低得益于TOPSwitch-HX、eSIP封装以及132kHz的工作频率。与工作频率为65kHz的设计相比，使用在132kHz系统中的扼流圈(图3中的L1)和变压器(T1)的体积可以更加小，能节省30％的变压器成本。高频率设计还可以减少输出纹波，从而减小所需输出电容的大小和数量，从而进一步降低输出级成本。TOPSwitch-HX的严格公差和内置输入过压保护特性，再加上开关MOSFET的700V击穿电压，允许在不会降低电路设计可靠性的情况下省去输入电涌保护电路(通常为MOV)。
发布者：小宇