在計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、醫(yī)療器械等上發(fā)揮這“頭腦”般的效果的是處理器以及FPGA、SoC、 ASIC、GPU、DSP等數(shù)字LSI。我們一般稱為這些高性能數(shù)字LSI提供電力的DC-DC轉(zhuǎn)換裝置為「POL（Point of Load）轉(zhuǎn)換器」。

這些POL轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在正在加速朝“模具化”發(fā)展。模具化是指將DC-DC轉(zhuǎn)換IC和電感器、電容器、電阻器等封裝在1個(gè)包裝里。因?yàn)閷C-DC轉(zhuǎn)換回路的零部件幾乎全部封裝在一個(gè)模組里，所以電子設(shè)備廠商就無需設(shè)計(jì)電源回路，只需要將模組實(shí)裝到基板上即可。

模組化進(jìn)程發(fā)展的背景主要有2個(gè)大的趨勢(shì)。1個(gè)就是模擬技術(shù)人員減少。另1點(diǎn)就是設(shè)備開發(fā)的期限越來越短。既沒有人力又沒有時(shí)間。要收集零散元件部件來設(shè)計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換回路就無法按產(chǎn)品開發(fā)的計(jì)劃按時(shí)完成。因此即使零件成本會(huì)有增加，但為了應(yīng)對(duì)人力不足和縮短工期而使用DC-DC轉(zhuǎn)換模組，這樣的事例正在不斷增加。

THine Electronics為了應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì)，在2016年12月將降壓DC-DC轉(zhuǎn)換模組投入到市場(chǎng)。產(chǎn)品第1彈「THV81800」的輸入電壓范圍在7.5～28V；輸出電壓可設(shè)定在0.85～4.0V的范圍內(nèi)。最大輸出電流8A。外形尺寸為15mm×15mm×2.82mm的LGA封裝。

產(chǎn)品第1彈重視的是應(yīng)對(duì)負(fù)荷過渡的性能。一般來說，處理器和FPGAな等高性能的數(shù)字LSI在制動(dòng)模式等變化時(shí)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷電流也會(huì)大幅變化。POL轉(zhuǎn)換器需要追隨這一變化，持續(xù)提供穩(wěn)定的電壓。這就需要有高速的應(yīng)對(duì)負(fù)荷過渡的性能。產(chǎn)品第1彈上使用了THine獨(dú)有的DC-DC轉(zhuǎn)換控制技術(shù)「Transphase」，達(dá)到了業(yè)界最高水準(zhǔn)的應(yīng)對(duì)負(fù)荷過渡性能。

另一方面，產(chǎn)品第2彈最重視的特性有所變化。這次我們重視的是轉(zhuǎn)換效率與散熱性；是如何提高轉(zhuǎn)換效率和加強(qiáng)散熱性。普遍來說，DC-DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率上，需要使用最新的電路回路技術(shù)來降低轉(zhuǎn)換損失和死區(qū)時(shí)間損失；或者M(jìn)OSFET等轉(zhuǎn)換單元和電感器產(chǎn)生的損失才會(huì)比較有效。尤其在MOSFET損失上，目前技術(shù)上已經(jīng)到了一個(gè)極限，要大幅度降低MOSFET損失已經(jīng)相當(dāng)困難。當(dāng)然，使用新的轉(zhuǎn)換單元GaN（氮化鎵） FET還是有一定的余地，但目前GaN FET本身的成本過高。

因此我們的著重點(diǎn)就放到了電感器上。要減少電感器的損失，減少線圈的直流電阻(DCR)很重要；但選用DCR小的電感器，它的尺寸又會(huì)變大。如果采用童用品，則會(huì)很難封裝到市場(chǎng)要求的尺寸中去。因此這一次，我們選擇了與電子零件廠商一起共同開發(fā)最適合DC-DC轉(zhuǎn)換模組的電感器。

最新開發(fā)的電感器形狀很特別。電感器整體的形狀被加工成盒狀，呈薄薄長方體；其中一部分內(nèi)埋了線圈。此外，長方體的另一部分上有の一部に凹形（孔）設(shè)計(jì)，其正下方放置實(shí)裝于基板上的DC-DC轉(zhuǎn)換ICや電容器、電阻器等。這樣一來降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換模組就完成了（圖1）。
 
設(shè)計(jì)成這種形狀的理由有2點(diǎn)。1是能使用較粗的線圈。我們使用的線圈是平角線，比普通的圓形線圈橫截面更大，因此DCR會(huì)變低。因此能成功在確保一定的電感應(yīng)系數(shù)的同時(shí)降低DCR。

另1點(diǎn)就是提高散熱性。電感器整體是由鐵芯材料構(gòu)成。鐵芯作為磁性材料能在提高電感器的特性的同時(shí)，兼具散熱的功能。而且為了使DC-DC轉(zhuǎn)換IC與鐵芯貼牢，使用了熱傳導(dǎo)率高的粘合劑來填補(bǔ)縫隙。這樣就能避免只有1個(gè)地方溫度升高的過熱部位出現(xiàn)（圖2）。電感器使電力損失引起的局部發(fā)熱變得平均，就會(huì)減少需要降溫的情況了。
 
使用這一新開發(fā)的電感器，與環(huán)氧樹脂鑄模的現(xiàn)有的構(gòu)造相比，能改善轉(zhuǎn)換效率達(dá)到2％以上。

這次我們準(zhǔn)備了最大輸出電流不同的3款產(chǎn)品（表１）。6A輸出產(chǎn)品「THPM4301A」、8A輸出產(chǎn)品「THPM4401A」與12A輸出產(chǎn)品「THPM4601A」。6A輸出產(chǎn)品的輸入電壓范圍在2.95～6V。設(shè)想輸入電源為5V的Bus中央電壓。8A輸出產(chǎn)品的輸入電壓范圍在4～28V。12A輸出產(chǎn)品在4～16V。這兩款的設(shè)想輸入電源均為12VBus中央電壓。外形尺寸上6A輸出產(chǎn)品為9.1mm×11mm×2.8mm、8A輸出產(chǎn)品為9.2mm×15.2mm×3mm、12A輸出產(chǎn)品為15.2mm×15.2mm×3.2mm，每一種都很小。轉(zhuǎn)換頻率上6A輸出產(chǎn)品與8A輸出產(chǎn)品大約為750kHz、12A輸出產(chǎn)品約為1MHz。
 
采用這次新開發(fā)的電感器除了能提高轉(zhuǎn)換效率和散熱性，還有另外2個(gè)好處。第１，能將放射電磁雜音（EMI）控制得很低。這是因?yàn)閷?shí)裝了DC-DC轉(zhuǎn)換IC等的基板完全包覆在磁性材料制成的電感器內(nèi)，能將放射到外部的EMI封住。與其他競(jìng)爭(zhēng)商品相比大約能降低10dB左右。
　第2，由于散熱性能好，模具外形尺寸小，但能為數(shù)字LSI提供更多的電流。換言之就是能實(shí)現(xiàn)電力密度高的POL轉(zhuǎn)換。
在特別重視的轉(zhuǎn)換效率與散熱性上，這一次的產(chǎn)品大大趕超了其他競(jìng)爭(zhēng)商品。使用在普通的處理器與FPGA、SoC、ASIC等POL轉(zhuǎn)換器上，必定能通過其轉(zhuǎn)換效率和散熱性能與電力密度高等優(yōu)勢(shì)為電子設(shè)備的設(shè)計(jì)做出很大的貢獻(xiàn)。
具體應(yīng)用上可用于醫(yī)療用電子設(shè)備和半導(dǎo)體測(cè)試儀、半導(dǎo)體檢查裝置、測(cè)量儀、分析設(shè)備、通信設(shè)備、播放/影像、FA設(shè)備、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人等上。