简单紧凑的光模块电源解决方案

时间:2025-01-16
  高速、高密度光模块被广泛用作将光纤连接到铜网络、数据中心和光网络中大多数端点的接口。随着越来越多的组件集成到模块中,更高的效率、更好的热性能、更小的占地面积和低排放成为电源解决方案的挑战。 MPS 为光学模块和其他空间有限的电源创建了简单且高性能的解决方案。 MPS 电源模块的专有封装技术使其比其他竞争对手更具优势。对于空间有限的电源设计,通常需要尽可能的解决方案尺寸,同时又不影响性能。考虑到这一点,MPS 很自豪地向业界展示其 MPM38222 双 2A 模块。
  小型封装,双路输出

  对于光模块和类似产品来说,空间很重要。 MPM38222 是一款采用紧凑型 4x4x1.6mm 封装的双通道 DC/DC 模块。它有两个输出通道,每个通道可提供高达2A的电流。只需两个或三个设备就可以覆盖光学模块中的大部分电源轨。

  组装流程
  图 1:组装过程
  两个片式电感器和整个功率级集成在模块内部(见图 1)。因此,与分立设计解决方案相比,该模块仅需要少数量的外部元件,即可作为完整的电源系统运行。图 2 显示了 2.7V 至 6V 输入、1.2V/2A 和 1.8V/2A 输出应用的典型应用电路和布局。每个通道仅需要几个外部陶瓷电容器和反馈电阻器。总解决方案尺寸仅为 9x7=63mm2 的 PCB 面积。它提供了一个易于使用的简单电源系统,特别是在空间有限的应用中。

  典型应用和布局

  图 2:典型应用和布局
  MPM38222 采用 2.7V 至 6V 输入工作,生成低至 0.608V 的输出电压,并具有 45μA 静态电流,非常适合为使用电池供电的便携式设备供电。
  轻负载下的高效率
  光模块通常在数百毫安的负载下工作。该器件在 10mA 至 1A 电流范围内可实现至少 90% 的效率(见图 3)。

  效率与负载电流

  图 3:效率与负载电流
  在此负载范围内,MPM38222 使用专有的控制方案来节省功耗并提高效率。当电感电流开始反向时,低侧开关关闭,并工作在断续导通模式 (DCM) 操作中。这有助于跳过脉冲并降低开关频率,从而限度地减少开关损耗。
  低噪音设计
  除了尺寸小之外,MPM38222对周围环境的EMI 噪声也极小。由于其高开关频率,它只需使用一个 22μF 0603 陶瓷电容器即可提供峰峰值电压纹波小于 20mV 的干净输出。对于输入侧,该器件在两个通道之间采用 180° 相移,从而限度地减少输入电压纹波。它还经过精心设计,以满足低 EMI 标准。图 4 显示了其辐射 EMI 性能(EN55022 B 级)。

  辐射EMI测试

  图 4:辐射 EMI 测试
  良好的热性能
  图 5a 显示了 5V 输入、1.8V@1A 和 1.2A@1A 的热图像,而图 5b 显示了两个通道在 2A 负载电流下的相同电压。对于 1A 负载传导,在没有散热器或强制气流的情况下,温升仅比环境温度 25°C 高 22°C。对于 2A 条件,温升仅为 45°C。优异的热性能使模块能够在环境温度较高的受限空间环境下稳定工作。保护功能 MPM38222 包括各种保护功能,以确保可靠和安全的设计。
  软启动:具有受控转换速率的软启动有助于防止加电期间输入电流过冲。
  过流保护和打嗝:该模块逐周期限制峰值电流限制。当输出接地短路时,器件进入打嗝模式。
  热关断:当结温达到 160°C 时,它会关闭器件。

  热图像:5V 输入、1.8V@1A、1.2A@1A

  图 5a:热图像:5V 输入、1.8V@1A、1.2A@1A

  热图像:5V 输入、1.8V@2A、1.2A@2A

  图 5b:热图像:5V 输入、1.8V@2A、1.2A@2A
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