設計一款功率轉換器并不簡單，因為其中涉及多方面的技術知識。出色的功率轉換器設計工程師必須對模擬及混合信號電路的設計、變壓器繞組、電磁兼容性、封裝及散熱設計有一定的認識。由于電子產品的功率密度越來越大，加上不同的電源供應系統設計各有優缺點，因此工程師必須審慎考量，作出最適當的取舍，才可確保所采用的封裝及散熱設計能夠滿足電源管理系統的要求。部分電子產品需要傳送大量數據，令系統結構越趨復雜，因此散熱系統的設計越來越受到高度的關注。

　　稱為“磚塊”的模塊式直流/直流轉換器在上一世紀的八十年代中期正式面世，自此以后，這方面的技術發展非常迅速。以十六分之一 磚塊的結構設計為例來說， 1.2 平方英吋的印刷電路板板面空間可轉換功率高達 33W 至 50W。

　　電信系統總線可以在 36V 至 72V 的電壓范圍內操作，這個電壓范圍比容差較小的數據通信系統總線更為廣闊。總線轉換器負責在總線上進行功率轉換，其中的每一張子卡都互相分隔開。轉換器采用這種磚塊格局尚屬首次，但磚塊結構有它的優點，因為子卡上的供電可直接輸入負載電路。近年來數字信號處理器及數字特殊應用集成電路大受歡迎，因此中間總線結構便應運而生。這種結構的優點是總線轉換器可以提供隔離的 12V 至 14V 供電，而卡上負載的點負載穩壓器則負責進一步的功率轉換。

　　設計電源供應器的工程師一旦為應用系統選定電路布局之后，便要面對以下的問題：究竟需要多少功率轉換級 1 ？轉換器究竟應采用硬開關還是軟開關？由于這兩個問題的關系，選用哪一類開關及整流器便顯得極為重要。大部分磚塊式轉換器都采用功率 MOSFET 組建電源開關及低電壓同步整流器。經過多年的發展，MOSFET 技術已相當成熟，現在系統設計工程師甚至可以選用具有標準導通狀態電阻 (RDS-ON) 的溝道型芯片及極間電容較低的平面型芯片。電壓及電流的額定值一旦確定之后，選用哪一類芯片便要視乎芯片的最大損耗究竟來自開關速度還是來自導通狀態電阻？近來，CDG / CGS 比率受到系統設計工程師高度的重視，因為這個比率是顯示高功率、高頻率的半橋式功率轉換級會否出現射穿情況的指標。

開關頻率及電磁干擾之間的適當平衡

　　好的功率轉換器除了要有較高的開關頻率之外，也要顧及系統的轉換效率及電磁干擾。換言之，各方面都要兼顧，力求取得適當的平衡。開關頻率越高，電源開關、整流器及控制電路的開關損耗便會越高。以模塊式直流/直流轉換器來說，只要提高開關頻率便可采用較小的濾波器及能源儲存元件，這是提高開關頻率的好處。但以采用硬開關的系統來說，電源管理芯片的高頻信號會出現較多諧波，令芯片與散熱器或供電層之間的雜散電容出現大量位移電流。這些位移電流甚至會流入變壓器的線圈電容，最后甚至會造成共模干擾。

　　以采用直流/直流轉換器的控制及驅動系統來說，工程師設計集成電路及其封裝時，已考慮到磚塊轉換器的結構而作出適當的調節。以電路的設計來說，更高的技術集成度、板上高電壓穩壓器、更高時鐘頻率以及可編程壓擺率的低射穿驅動器都適合新一代的設計采用 2。散熱是設計電源管理集成電路需要面對的主要問題。電源管理集成電路內置的驅動器、穩壓器通道晶體管以及電源開關都設于裸片的外圍，緊貼焊盤。這些內置芯片及晶體管進行操作時，熱能會傳遍整顆裸片，形成一幅由不同等溫線組成的熱能“分布圖”。若不同的晶體管分別設于不同的等溫線之上，部分次電路 (尤其是溫度必須相匹配的差分電路) 便會在性能上受到影響。集成電路的線路布局必須作出調整，例如芯片正常操作時，不同晶體管在同一時間內都處于相同的溫度之下，但要取得這樣的效果并不容易。電源管理集成電路的縮微圖顯示部分芯片經常采用交叉耦合的設計，以便可以在初期階段減少熱能的耗散量。

圖1：LLP 封裝的正面及反面

　　圖 1 顯示的無引線導線封裝 (LLPÒ) 是一種有導線的芯片級封裝 (CSP)，其優點是可以提高芯片的速度，降低熱阻以及占用較少印刷電路板的板面空間。由于這種封裝具有體積小巧及外型纖薄的優點，因此最適用于設有模塊式直流/直流轉換器、元件較為密集的多層式印刷電路板。

圖2：LLP 封裝的有限接線原理圖 (finite element plot)

LLP 封裝有如下的優點：