TI发布新一代直流降压器和GaN高压产品，将功率密度提升到新高度

为了追求更轻巧的外形、更高效地充放电，功率密度的提升已经成为了业界对于电源器件的设计追求。不仅要精进电源IC的内部结构设计，而且得选择合适的材料，还要在工艺和封装上下功夫。TI在电源管理领域持之以恒地进行研发和创新，近日在降压产品和高压电源这两条产品线发布了全新的更高功率密度型产品。

德州仪器副总裁兼降压开关电源产品业务部总经理Mark Gary和高压电源应用产品业务部氮化镓(GaN)功率器件产品线经理Steve Tom先生进行了精彩地演讲。

应对更高功率密度需求的降压器

Mark先生首先展示了在电压转换器方面，TI产品的功率密度的演化历程。以宽输入电压转换器(36V输入，3A电流输出)来看，TI在1989年时可以提供异步降压器,它的尺寸是50X50mm²,频率只有52kHz,而且需要一个续流二极管作为外围电路器件，功效只能达到77%。到2008年，同样是异步降压器但是功效已经可以达到84%，尺寸也已经从50X50mm²减小到了25X20mm²。然后到2014年，TI发布了同步的降压器产品，将外部二极管集成到内部，同时将功效、频率参数进一步提升。而到了今天，在15X16mm²的面积上，TI就可以实现2.1MHz的功率和93%的功效，而且还可以将输出电流提升至6A。

在低输入电压转换器这边，以5.5V输入，4A输出的为例，产品公里处密度已经从2008年的60mW/mm²提升到了现如今的470mW/mm²;面积也由15X20mm²减小到了5.2X6.5mm²。

TI此次发布的LMZM33606电源模块，正如上文所提及，LMZM33606支持36V的输入，6A电流的输出，已经达到了2.1MHz的频率，高达93%的功效。据Mark先生介绍，该电源模块有三个显著的优点：首先EMI特性优良。因为电流环路是高频的，而且电容也已经集成进去，因此可以将电源回路做的更小，从而减少EMI。第二个优点是功率密度更高，因为采用了具有超低热阻的QFN封装集成了高频率输入，滤波电容器与屏蔽电感器，在小于250mm²的面积上提供完整的解决方案。第三个优点是可以采用webench进行设计。

另一个最新发布的降压产品是TPS62827，这是一个5.5V输入，4A输出的降压转换器。该产品输出精度较高，采用DSC抗旨。可以将精度控制在1%偏差范围内，适用于处理器和FPGA的应用。此外该器件的功率密度较高，芯片尺寸只有1.5mm²，外围器件较少。TPS62827除了4A的参数外，还提供了2A~3A的型号，如果客户不需要4A这么高的电流输出，那么也可以使用2A~3A的来进行pin to pin的替换。从而减少PCB的修改成本。

高压电源方面实现GaN级功率密度的提升

想要在高电压场景内实现更高的功率密度，GaN是一种非常明确的技术走向。在此次发布会上，TI也发布了其全新的高压电源产品，采用GaN技术的LMG341x系列。据Steve先生介绍，TI的LMG341x集成度更高，可以把外围的保护电路也集成到芯片里面，因此芯片外围电路可以减少，整体系统设计就可以更小，因此功率密度可以做到更高。

上图中展示了一个100kHz的变压器与1MHz集成变压器的设计对比。GaN器件可以直接跑到1MHz，但是SiC只能跑到几百kHz，因此在大功率电源应用方面，GaN功率器件的优势非常明显。

Steve先生还展示了TI用于工业和电信设计的两款参考设计。上图中右侧的是1.6KW的PFC，采用CRM的PFC参考设计，频率是1MHz，相比传统的PFC几十k或几百k，这个1MHz已经提升得比较高，它的效率也是比较好，98.7%的效率。所以在服务器、通信电源等大功率应用里是一种更好的选择。

TI此次推出的三款产品，分别来自降压DC/DC-开关稳压器产品家族和高压电源产品家族，但是都有着同一个特点，那就是对于功率密度的更高追求。随着这些高功率密度器件的应用，电源产品将会在小型化方面做的更好，沉重又笨拙的电源将逐渐被取代。