原创 AMEYA360分享：克服障碍提升功率密度

    想要提高功率密度必须克服上面这些限制因素，总的来看无非是提高散热性能、减少开关损耗、更高的无源组件集成性以及更合适的拓扑设计，但这些需要先进的工艺、封装和电路设计技术作为支撑。

  先从热性能来看，封装、PCB和系统中的材料给热传递提供了阻力。从系统级角度出发，较大的PCB尺寸更有利于将热量传递至周围空气，比如QFN封装就有一个大面积裸露焊盘用来导热，晶圆芯片级封装WCSP也能将大部分热量直接从凸块传导出去。PCB内的导电层有助于横向传导热量，因此添加更多的导电层也大有帮助。在无法添加更多的导电层的情况下，增加某些平面的厚度也可以提高热性能。当然还有一些热管理技术也能运用上，比如顶部散热。

  开关损耗上现在最大的创新都围绕着目前火热的GaN技术。GaN集独特的零反向恢复、低输出电荷和高压摆率于一体，能实现新的图腾柱拓扑（无桥功率因数校正）。这些拓扑具有硅MOSFET无法实现的更高的效率和功率密度。当然，硅功率晶体管在低Rsp以及低RQ品质因素下也能很有力地提升功率密度。

  不同的电路控制方法在提高和优化功率转换器的效率方面也有着至关重要的作用。同一电路拓扑采用不同的控制方法会有截然不同的效率。比如半桥转换器可以使用传统PWM作为双端硬开关PWM转换器运行。通过使用不同的控制算法，可以将硬开关半桥转换器变成高频软开关拓扑，这就减少了开关损耗提高了效率。这仅是其中一例，提高功率密度的电路设计创新远不止此。

  最后是集成性的提高，集成适用于电源管理的很多方面，在IC中加入更多的电路，更多的组件等等。比如在功率器件中集成驱动和保护，尽可能地提高器件的开关性能并优化保护功能，既降低了成本又简化了设计。另外，功率器件集成驱动器也减小了栅极环路寄生电感。又比如将无源组件集成进封装中，减少对外部组件的需要，大大减少电源设计复杂性。上面每一种路线上都有能够提升电源系统功率密度的办法，这些途径都不是孤立的，而是彼此融合相互牵连的。要在更小的空间内实现更大的功率，还是离不开先进的工艺、封装和电路设计技术。  

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