【導讀】降壓轉換器的歷史長達一個世紀之久，如果沒有它們，實在無法想象現代電子電路會變成怎樣。本文闡述笨重的機電降壓轉換組件如何進化為能夠處理數百瓦輸出功率的微型PCB安裝組件。
降壓轉換器將電源電壓轉換為較低的輸出電壓。它們的基本元件如圖 1 所示。首先，開關 SW1閉合，使得電流流入線圈L1。 這導致電流持續上升，直到開關SW1打開，開關SW2閉合。這會引起電流的變化。電容C1用作積分器；因此，最終的輸出電壓是電流和開關SW1 和SW2的導通時間的函數。
S1和S2最初實際上是機械式開關，很快就被硅器件取代，S1帶有晶體管，S2則帶有二極管。
電路隨著技術進步而變化
多年來，業界一直將盡可能多的組件集成到電路中以減低成本和尺寸。能夠將主開關S1直接集成到控制器IC中是一項突破，而線圈和二極管仍然在外部。為了進一步提高效率，較新的降壓轉換型款隨后使用MOSFET器件實現兩個開關（SW1和SW2），從而實現了高達2MHz的開關頻率。
現在的目標是向小型化更進一步。由于開關頻率不斷增加，現在可以減小線圈結構的尺寸。電流的幅度下降，這影響了基本電容器的尺寸。使用內部發熱較少的高級電容器，進一步推動了這方面的進步。
更小體積和更高效率
當前的目標是減小設計尺寸，同時進一步提高效率。為了實現這一點，循環開關電源電路必須最小化，并且Z軸上的組件必須相互堆疊安裝。可以通過使用引線框架倒裝芯片(FCOL)封裝技術輕松實現，該技術將控制器IC（帶有集成功率晶體管）直接垂直連接到引線框架上，旁邊帶有一個也直接安裝在引線框架上的SMD扼流圈（圖2）。
這種結構能夠實現高度緊湊的降壓轉換器模塊的全自動生產，縮短了自屏蔽電感器的連接，因此也對電磁兼容性帶來正面影響。采用這種方式制造的產品也可以進行模制，從而創建具有MSL3等級的無引線QFN封裝（四方扁平無引線）并提供全面的環境保護。其中一個示例是Recom RPX系列產品（圖 3），具有2.5A輸出，可在1.2V和6V之間調節，封裝尺寸僅為4.5mm x 4mm x 2mm，僅需要外部輸入和輸出電容器。
這些降壓轉換器模塊是完整的解決方案，可以使用標準 SMD 組裝和爐焊工藝安裝在用戶的PCB上。Recom最近又推出了兩款基于FCOL技術的RPX系列電源模塊。RPX-1.0和RPX-1.5模塊可以采用尺寸僅為3mm x 5mm x 1.6mm的超緊湊QFN封裝發貨，在36V DC下可達到1.5A電源電壓。
結論
過去幾十年，降壓轉換器取得了顯著的發展。電容器、電感器、控制器IC和封裝技術的創新使得所有組件能夠集成到日益小型化的封裝中，并且功率密度不斷增加。通過將創新的3D電源封裝技術用于隔離和非隔離轉換器，目前已在很大程度上實現了制造類似于IC的低功耗DC/DC轉換器的目標。預計未來會進一步改進性能和功率密度。另一方面，配備齊全裝置的降壓轉換器模塊具有與普通SMT組件相似的尺寸，亦將會用于最終的應用。
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