小型化一直是电子行业的一个热点，对电源尤其重要。电源的质量通常以单位体积的功率来衡量，大多数电子系统都需要在供能电压和需要供电的电路电压之间进行某种转换。当电池失去电荷时，电压会下降。某些DC-DC转换可确保电池中更多储存的能源用于为电路供电。此外，如果我们使用110 V交流线路，则无法直接为微控制器等半导体供电。由于每个电子系统几乎都使用电压转换器（也称为电源），因此多年来，它们针对不同的用途进行了优化。当然，优化目标通常是解决方案尺寸、转换效率、EMI和成本。本文讨论了一些有助于实现小型化电源设计的注意事项。Medtec中国展也经常搬运分享一些关于电源管理类的生产制造类所需要关注的要难点。
尽量减少外部元件数量
电源通常由至少一个半导体和若干无源外部元件（如电感器、电容器和几个电阻器）组成。将元件数量减少到如图1所示，是缩小整个电源尺寸的第一步。
图1. 经典式开关稳压器，带有一个半导体和若干无源元件。
如果需要其他功能（如可调输出电压或可调软启动时间），则无源元件的数量就会增加，从而使整个解决方案所需的空间增加。图1中的电路就是一个开关式降压变换器的例子，所需无源元件的数量已降至最少。
尽量减小外部元件尺寸
为了获得尽可能小的输出电容器和电感器尺寸，开关稳压器IC必须具有尽可能高的开关频率。输出电压的电压纹波基本上与外部元件的值和尺寸呈线性关系。例如，如果开关频率增加一倍，则实现相同输出电压纹波所需的电感值将减半。这样就可以减小设计尺寸。图2显示了 LTC3307A 开关稳压器的空间要求。由于开关频率高达3MHz，可以使用小的电感器。
图2. 输出电流为3 A的开关模式电压转换器的空间要求。
Medtec中国展自2016年起布局医疗电子，从最初的电子部件、电机&传动控制展区到2021年首开的高端医疗设备设计与制造专区，目前已经有包括日立金属投资（中国）有限公司 、砷泰中国 、东莞市雨菲电子科技有限公司、上海孚蕊哲静电科技有限公司 、深圳市格兰拓普电子有限公司和杭州通鉴科技有限公司等多家企业入驻参展，2022.8.31-9.2上海世博展览馆1&2号馆开展。点击快速预登记
尽可能减小开关稳压器IC的尺寸
ADI的LTC33xx平台由开关式降压变换器组成，变换时的开关频率高达5 MHz，通过LTC33xx平台为各种应用设计了专门的产品。LTC3315A 已针对空间有限的应用进行了优化，它是一个双通道变换器，在尺寸仅为1.64 mm × 1.64 mm的晶圆级芯片规模封装(WLCSP)中，每个通道可提供2 A的输出电流。另外值得一提的是MAX77324，它是一个单通道降压开关稳压器，最大输出电流为1.5 A，外壳尺寸为1.22 mm×0.85 mm。图3显示了MAX77324封装尺寸。
图3. 一款采用极小封装的开关稳压器。
图4. 双降压稳压器IC的封装外形，尺寸为1.64 mm × 1.64 mm。
通过集成电感器减小尺寸
减小电源电路尺寸的另一种方法是将电感器与开关稳压器IC组合起来，这种组合称为模块。通过集成，让电感器放置在半导体IC上，从而有可能减小边缘长度。通过将模块中的电感器用作热导体和散热器，还可克服另一个小型化阻碍。将电感器适当地连接到电源模块内的芯片上，可以让半导体更好地散热。特别是对于有着高输出电流的小型开关稳压器IC，散热正成为一个越来越大的问题，因为芯片的使用温度不能超过最高允许工作温度。
使用创新技术来减小电源尺寸的方法有很多。Medtec中国展分享这篇关于电源管理技巧的短文就介绍了其中一些方法。小型化带来了额外的间接优势，例如由于电路板空间需求减小，成本降低，就有可能打造功能性更高的技术设备，从而带来更大的效益，由于电子设备更小、更轻，甚至还能降低运输成本。
来源: 亚德诺半导体