降壓轉(zhuǎn)換器已存在了一個世紀，是當今電子電路中不可或缺的一部分。本文將講述一個原始分立式器件如何演變成可以處理數(shù)百瓦功率的微型高集成器件。

降壓轉(zhuǎn)換器是將輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓，基本原理如圖 1 所示。很初，開關(guān) SW1 關(guān)斷，電流流入線圈L1。由于線圈是一個微分元件，電流穩(wěn)定地增加直到開關(guān) SW1 導通SW2 關(guān)斷，導致電流發(fā)生變化。電容C1是積分元件，因此產(chǎn)生的輸出電壓是電流和開關(guān) SW1 和 SW2 的導通時間的函數(shù)。

很初 S1 和 S2是真實的機械開關(guān)但很快就被硅取代 — S1 是晶體管而S2 是二極管。

圖 1：降壓轉(zhuǎn)換器基本要素（圖片來源：Recom）

電路隨技術(shù)進步而變化

多年以來，人們盡可能地將更多的器件件集成到控制電路來降低成本和縮小尺寸。其中一個突破發(fā)展是將主開關(guān) S1 直接集成到控制器 IC 中，但線圈和二極管仍必須安裝在外面。后來為了進一步提高效率，在新版中SW1 和 SW2開關(guān)都配備了 MOSFET，開關(guān)頻率因此可高至 2MHz。

分立式設(shè)計 異步 同步集成電感

圖2：集成降壓轉(zhuǎn)換器的發(fā)展（圖片來源：Recom）

集成線圈是小型化的關(guān)鍵

在開關(guān)成功傳換成 MOSFET 之后需要繼續(xù)向小型化邁進。由于開關(guān)頻率不斷增加，現(xiàn)在就可以縮小線圈尺寸。電流幅度降低會影響輸出電容的尺寸，而使用較低自熱損耗的高質(zhì)量電容也能進一步改善。

然而，目前的目標是更加縮小設(shè)計尺寸并提高效率。為了達到目標必須縮短開關(guān)路徑以及在 Z 軸上重迭安裝器件。

很簡單的例子是引線框倒裝芯片 （FCOL） 封裝技術(shù)；控制器 IC（具集成功率晶體管）直接倒置連接到引線框沖壓網(wǎng)格，旁邊是同樣直接連接到引線框架的SMD 電感（圖 3）。

圖 3：引線框倒裝芯片結(jié)構(gòu)

這種設(shè)計可以實現(xiàn)非常緊湊的降壓轉(zhuǎn)換器模塊的全自動生產(chǎn)。屏蔽電感器連接線的縮短也對 EMC 表現(xiàn)有正面影響。以這種方式制造的產(chǎn)品也可以經(jīng)過包覆形成 QFN（四方扁平封裝無引線），濕度敏感等級為 MSL3并具有完整的環(huán)境保護。