MP38222-光モジュールのためのシンプルでコンパクトなパワーソリューション

By Yi Sun and Jinqian Yu

要約

高効率、優れた熱性能、小さなフットプリント、および低エミッションは、高速、高密度の光モジュールのパワーソリューションの課題です。この記事では、光学モジュールやその他のスペースに制限のあるアプリケーションに適した、高性能、6V入力、デュアル2A電源モジュールであるMPM38222を紹介します。デュアル2Aのトータルソリューションは、90％の効率で9mmx7mmの面積に収まり、EN55022クラスBに適合します。 MPM38222は、小型のQFN-14（4mmx4mmx1.6mm）パッケージ品です。

前書き

高速、高密度の光モジュールは、ファイバを銅線ネットワーク、データセンター、および光ネットワークのほとんどのエンドポイントに接続するインターフェイスとして広く採用されています。より多くのコンポーネントがモジュールに統合されるにつれて、より高い効率、より良い熱性能、より小さなフットプリント、および低、MPSはエミッションがパワーソリューションの課題になります。 MPSは、光モジュールおよびその他のスペースに制限のある電源向けの簡単で高性能なソリューションを作成しました。 MPSの電源モジュールの独自のパッケージング技術は、他の競合他社により優れています。スペースが限られた電力設計の場合、パフォーマンスを犠牲にすることなく、可能な限り最小のソリューションサイズを実現することがよく望まれます。このことから、MPSは MPM38222 デュアル2Aモジュールを業界に提供できることを誇りに思っています。

デュアル出力の小型パッケージ

光モジュールなどの製品ではスペースが重要です。 MPM38222は、コンパクトな4x4x1.6mmパッケージのデュアルチャネルDC / DCモジュールです。 2つの出力チャネルがあり、各チャネルは最大2Aの電流を供給できます。たった2個か3個のMPM38222デバイスで、光モジュールのほとんどの電源レールをカバーできます。

図1：MPM38222の組み立てプロセス

2つのチップインダクタと電力段全体がモジュール内に統合されています（図1を参照）。その結果、ディスクリート設計ソリューションと比較して、MPM38222は最小限の数の外部コンポーネントと、フルパワーシステムとして機能だけで済みます。図2は、2.7V〜6V入力、1.2V / 2A、および1.8V / 2A出力アプリケーションの標準的なアプリケーション回路とレイアウトを示しています。各チャネルに必要な外部セラミックコンデンサとフィードバックレジスタはわずかな数です。このソリューション全体のサイズは、PCB面積の9x7 = 63mm²です。 MPM38222は、特にスペースに制限のあるアプリケーションで使いやすいシンプルなパワーシステムを提供します。

図2：MPM38222の代表的なアプリケーションとレイアウト

MPM38222は2.7V〜6Vの入力で動作し、0.608Vという低い出力電圧を生成し、消費電流が45μAであるため、バッテリセルで動作するポータブル機器の給電に最適です。

軽負荷での高効率

通常、光モジュールは数百mAの負荷で動作します。 MPM38222は、10mA〜1Aで少なくとも90％の効率を達成できます（図3を参照）。

Figure 3: MPM38222 Efficiency vs. Load Current

この負荷範囲では、 MPM38222 は独自の制御方式を使用して電力を節約し、効率を向上させます。インダクタ電流が反転し始め、不連続電流モード（DCM）で動作すると、ローサイドスイッチがオフになります。これにより、パルスがスキップされ、スイッチング周波数が低下し、スイッチングロスが最小限に抑えられます。

低ノイズ設計

MPM38222は、サイズが小さいことに加えて、周囲へのEMIノイズも最小限です。 MPM38222は、スイッチング周波数が高いため、たった1つの22µF 0603セラミックコンデンサだけで、ピーク間電圧リップルが20mV未満のクリーンな出力ができます。入力側では、MPM38222は2つのチャネル間で180°の位相シフトを採用しているため、入力電圧リップルが最小限に抑えられます。 MPM38222は、低EMI規格を満たすように設計されています。図4は、MPM38222の放射EMI性能（EN55022クラスB）を示しています。

図4：MPM38222放射EMIテスト

優れた熱性能

図5aは5V入力、1.8V @ 1A、および1.2A@1Aの熱画像を示し、図5bは両方のチャネルの同じ電圧@ 2A負荷電流を示しています。 1Aの負荷伝導の場合、MPM38222の温度上昇は、ヒートシンクや強制空冷がない場合、周囲の25°Cをわずか22°C上回っています。 2A条件の場合、温度上昇はわずか45°Cです。この優れた熱性能により、MPM38222は周囲温度の高いスペースに制約のある環境で安定して動作できます。

a. 5V Input, 1.8V@1A, 1.2A@1A

b. 5V Input, 1.8V@2A, 1.2A@2A

図5：MPM38222熱画像

保護機能

MPM38222 には、信頼性の高い安全な設計をするためのさまざまな保護機能が含まれています。

1)     ソフトスタート：スルーレートが制御されたソフトスタートは、電源投入時の入力電流のオーバーシュートを防ぐのに役立ちます。

2)     過電流保護とヒカップ：MPM38222は、サイクルごとにピーク電流制限を制限します。出力がGNDに短絡すると、デバイスはヒカップモードに入ります。

3)     過熱シャットダウン：MPM38222は、ジャンクション温度が160°Cに達するとデバイスをシャットダウンします。

保護機能の詳細については、MPM38222データシートを参照してください。 

結論

高効率、低ノイズ、小型サイズのMPM38222 は光モジュールやその他のスペースに制限のあるデザインの優れた候補となります。高度に統合されたモジュールは、設計を容易にし、市場投入までの時間を短縮します。 

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