大电流DC/DC转换器的引脚设计

随着电子系统中数字电路的电源电压降至1.0 - 1.5V范围内，以及负载板上的功耗上升，DC/DC转换器模块需要提供非常大的输出电流。转换器制造商日渐迎合业界对更大功率和更小封装的需求。例如，5年前，一个半砖转换器最多只能提供30A的电流，而现在半砖转换器最高可提供100A电流。同样在5年前，四分之一砖转换器仅提供15A，而现在可提供60A电流。虽然这对正在寻求更大功率密度的中国通信系统设计工程师来说是个好消息，但是同时也引发了如何解决由于更大的电流带来设备温度升高的问题。要处理如此大的电流，输出功率的引脚数需要翻番。

图 1，穿过V+ 功率平面的电压情况，转换器每个引出端有两个引脚并排。(图中未显示名义DC电压)

图2，穿过V+功率平面的电压情况，转换器每个引出端具有两个引脚，放置在转换器的两侧。(图中未显示名义DC转换器)

现在，DC/DC砖转换器的制造商和用户中已经达成了一个共识：即需要增加附加功率引脚以在转换器模块和负载板之间更平均地传输和分散热量。但是问题依旧是：这些附加的引脚应该放置在哪里呢?在理想情况下，所挑选的位置应该对用户最有利，并可提供优良的性能。此

外，附加引脚的放置位置应该符合转换器行业的标准，以免发生混乱，并可避免独家供货，方便用户选择。然而，事与愿违的是，一些DC/DC转换器生产商推出的一些产品，其附加引脚的放置位置并不兼容，在行业内对大电流转换器的标准引脚设计也缺乏共识。因此，系统设计师需要自己决定哪种引脚位置将成为新的标准。如果这个情况不改变，设备制造商将不得不独家提供他们的大电流模块，或者接收价格高昂的重新设计。现在是对这个技术问题进行彻底调查，并研究出一个针对大电流数DC/DC转换器新标准引脚设计解决方案的时候了。本文的目的就是为中国设计师提供有关解决这个问题的一些技术参考。

首先，应认识到：需要将功率引脚数量增加一倍并不是因为引脚的电阻。一个直径为80mil的铜引脚电阻约为20到。当这个引脚承载 100A的电流时，它的功率耗损仅为0.2W。由于这个 100A 从V+ 引脚流出来，并流回返回端(或地)引脚，共损耗了0.4W。通过将功率引脚增加一倍，可以降低至　　0.2W。换句话说，效率为 83% 的 1.2Vout、100A 转换器的损耗约为25W。因此，由于引脚电阻的原因，将功率引脚增加一倍所减少的损耗还不及总损耗的1%。

图 3，大电流半砖引脚设计，同一引出端引脚并排相邻放置。