根据PC的实验室仪器渠道使自动化实验室设置和数据搜集变得简略而有用。工程师对用于外表体系(如外围组件互连(PCI)的外表扩展(PXIe)体系)的DC/DC转换器具有共同的要求，包含：低电磁搅扰(EMI)、小尺度处理方案、高功率、宽输入电压规模以及杰出的线路和负载调理。本文让我们了解这些不同的要求，以及电源模块怎么协助满意这些要求。
低电磁搅扰(EMI)
因为EMI会导致设备功用下降和潜在的毛病，实验室仪器对其有着极端严厉的规范。因为固有的开关效果，根据开关形式的DC/DC电源是EMI的主要原因。
图1所示为降压稳压器的根本衔接图。在降压稳压器中，由电感器L、输出电容器COUT和低侧场效应晶体管QLS构成的环路具有接连的电流。可是，因为FET的开关效果，在由高侧开关QHS、低侧开关QLS和输入电容器CIN发生的环路中存在不接连的电流活动。
图 1：简化的降压稳压器图
由衔接走线围住的区域决议了在此不接连电流的途径中将存在多少寄生电感。公式1标明，流经电感的开关电流会在其两头发生电压差。
因而，这种设置无意中会导致电压尖峰和EMI，如图2所示。
图 2：电压尖峰和EMI
尽管这不行防止，但让输入电容极端接近两个FET的简略布局有助于减小环路面积，减小寄生电感，下降电压尖峰并下降EMI。
功率模块在此具有优势，因为输入电容器一般集成在封装内且极端接近集成电路(IC)。相似的逻辑也适用于集成在功率模块中的自举电容器。
组件挑选
如图1所示，除走线长度外，具有大寄生效应的不良元件会使状况恶化，因为它们处于脉冲电流的途径中。开关节点的面积和电感的挑选直接影响EMI。开关节点太大，且非屏蔽电感器具有大寄生电容会散发出很多噪声。
如图3所示，因为模块电源集成了很多无源器材，使得开关节点区域得到了很好的优化。
图 3：电源模块内部结构
流经电感器的电流会发生磁场，未经按捺的磁场导致更差的EMI，非屏蔽电感器关于该磁场没有按捺办法。
电源模块一般集成了经高水平应力测验的屏蔽电感器，有助于按捺辐射噪声，然后削减污染邻近其他灵敏电路的或许性。
较新的DC/DC稳压器选用德州仪器(TI)的HotRod™封装技能。图4比较了HotRod封装技能和规范的线焊方形扁平无引脚(QFN)封装。
图 4：HotRod封装技能
这种封装技能消除一般用于将芯片焊盘连至引线结构的封装接线，运用具有小焊接凸块的铜柱。没有封装接线，寄生电感削减并进一步有助于减轻EMI。
频率同步
EMI是降压稳压器开关效果的产品，这意味着开关频率(FSW)关于坚持低电磁搅扰十分重要。在多个降压稳压器为各种轨迹供电的体系中，或许存在来自这些不同开关频率相互之间的搅扰效果的拍频。因为拍频可在随机频率发生且其谐波也不行猜测，因而在杂乱的仪器体系中减轻电磁搅扰极具挑战性。
为协助处理此问题，TI LMZM33603和LMZM33606等电源模块装备了频率同步输入引脚，可使体系中的一切降压稳压器以一个公共频率进行切换。此功用不只有助于防止拍频，还能将FSW谐波坚持在已知频率。接着，规划一个减轻EMI的输入滤波器变得愈加简略。图5所示为运用LMZM33606电源模块的典型原理图。
图 5: 5 V输出的典型原理图
小型解空间中的高功率要求
台式外表设备运用较小的机箱，这或许导致空间受限的体系。这些机箱或许小于3U，一般为半机架宽度。具有集成体系模块的PXIe机箱的示例可仅具有五个插槽：三个混合，两个PXIe。
在这种空间受限的环境中，电源模块成为有用的挑选。在适用时，运用它们可大大削减空间约束并缩短产品上市时刻。图6中的电源树所示为可用于台式PXIe机箱中的背板电源的电源模块和分立稳压器。
图 6：台式PXIe机箱的电源树示例
因为负载电流约束，电源模块或许无法为一切电压轨供电。在需求更多电流功用的体系中，您有必要挑选其他设备。德州仪器的WEBENCH®东西是了解更多有关其他器材和获取规划原理图，以及比如功率、物料清单(BOM)巨细和BOM本钱等重要参数的一个好办法。
表1比较了TI功率模块(LMZM33606和LMZM33602)和集成稳压器(LM73606和LMR33620)。如您所见，在规划中完成电源模块时可节约相当大的空间。操作功率在没有任何可感知的改动时，空间得以节约。
表 1：DC/DC稳压器与电源模块的比较
图5中的模块原理图十分简略。具有如此低的周边元件数目，所得到的规划将占用极小的空间。图6所示为LMZM33606在多个输入电压下的负载电流功率。
图 6：LMZM33606功率
杰出的线路和负载调理
外表体系的输入电压或许为18 V至36 V的未经调压的电压。一切轨迹的典型线路调理率可为0.1%至0.2%。在各种操控架构中，峰值电流形式(PCM)架构是可完成这种严厉要求的架构。如图7所示，经过检测经过高侧场效应晶体管(FET)的电流，PCM架构起效果，以发生比较斜坡。
图 7：PCM架构的简化原理图
跟着输入电压不断改动，首先要改动电流斜率。它作为体系的前馈，在输入电压改动时校对占空比。因而，占空比的瞬时更新有助于完成极佳的线路调理。LMZM33606和LMZM33602根据PCM架构，这极端合适此类体系。
图8所示为LMZM33606的线路和负载调理。关于3A负载，线路稳压率为0.02%;关于标称24 V输入，负载调理率为0.1%。
图 8：LMZM33606线路和负载调理
除节约空间和优化功用外，电源模块还供给其它优势。它们集成了高质量无源元件，可在高温下进行很多测验，以保证长寿命和可靠性。它们的特性使电源模块对实验室仪器设备更具吸引力。
参考文献
LMZM33606 数据表
LMZM33602 数据表
“LMZM33602/3的反相使用”使用攻略
