集成创新

实现最佳功率密度的最后一个方法是集成。具有高性价比的集成减少了寄生效应，减少了物料清单，提高了效率并节省了空间。集成可适用于电源管理的多个方面。它可能需要在 IC 中添加更多的电路，在封装中添加更多的组件，或者通过其他物理或机械方式在电源解决方案中封装更多的组件。在这一领域中，一些技术领先的例子包括与 GaN FET 集成的驱动器、用于降低关键环路电感的电容器集成以及无源组件的 3D 堆叠。

添加带有开关功率 FET 的栅极驱动器有很多好处。开关栅极驱动环路电感减小，可使开关速度更高、运行更稳定、组件更少。GaN FET 尤其受益于这种集成。LMG3522R030-Q1 等器件还包括过流保护、过热保护和监视等附加功能（请参阅图 22）。这种集成极大地简化了电源管理解决方案，并使设计人员能够实现 GaN 必须提供的所有功能。

图 22 驱动器、保护和监视功能与 LMG3522R030-Q1 上的 GaN 开关集成在一起。

集成的另一个途径是在 IC 封装中加入无源组件。集成高频去耦电容器是 LMQ61460-Q1 中使用的一种技术，如图 23 所示。集成电容器可以通过减少临界环路寄生电感和降低 EMI 来提高效率。该电源解决方案还可以在不牺牲系统稳健性或超过热限制的情况下增加开关时间，从而提高开关频率，并通过使用更少的 EMI 滤波组件减小解决方案尺寸。UCC14240 利用磁性元件集成来提供隔离式辅助电源，而无需外部变压器。该方法减少了尺寸和设计复杂性并降低了 EMI。

图 23 LMQ61460-Q1 的 X 射线照片，突出显示了集成旁路电容器。

通过集成实现的最后一个例子是组件的 3D 堆叠，这通常发生在带有集成无源组件的电源模块中。图 24 以 TPS82671 为例。该器件将电源 IC 嵌入层压基板中，并在顶部放置一个电感器以及输入输出电容器。这个极小的解决方案不需要其他组件。简单的集成概念可以取得惊人的效果，节省 PCB 面积并简化电源解决方案。

图 24 带有集成电源 IC、电感器和电容器的微型电源模块。