眾所周知，在傳統的分立方案電源設計中，從芯片選型，被動元器件計算選擇，到更為復雜的原理圖和Layout設計，回板調試驗證，工程師都將花費大量的時間成本。為節省工作人員所花費的大量前期選型，驗證時間，MPS的電源模塊將會比分立模塊減少70%的設計時間。
整個電源模塊市場需求的擴大，也就對整體設計方案除了實效要求以外產生了更多應用級別的挑戰。
電源模塊的整體市場規模已由2020年2億美元的小規模市場逐步成長至2024年接近10億美元的大市場。尤其5G市場出貨量的增長更是有目共睹。今明兩年5G設備中的路由設備，交換設備，光模塊極相關板塊設備以及明后年的AI大數據領域，超級計算機應用，將使得大電流和高功率密度模塊，高能量密度的Power Block模塊迎來爆發性的增長。
在這個增量市場中，MPS將遇到那些挑戰？以及MPS將如何面對這些挑戰？接下來我們將逐步梳理。
電源模塊所面臨的首要挑戰
功率密度與體積
電源模塊設計中首先面臨的挑戰，就是功率密度和模塊體積的要求越來越嚴格。
1. 處理單元的功率需求更高，從600W到1kw，甚至朝著2kw在邁進；
2. 處理器電流當然也會更大，從幾百安培增加到1千安培，甚至我們看到有一些比較 領先的一些設計，已經朝著2kw在邁進，當然這也是因為這個處理器電流變得更 大，從幾百安培到1,000安培，然后一直到2,000安培及以上；
3. 隨著負載功率增加，客戶對這個效率的要求也會更高，90%以上的效率已經是這 類需求的家常便飯；
4. 更令人頭疼的是，功率需求增加，整個單元的占板面積客戶要求反而要越來越小。 所以這些矛盾點是構成了電源模塊廠家的一個巨大的挑戰。
散熱
基站分布的地域廣，在一些比較嚴苛的環境下會面臨極度高溫。而環境溫度過高，這個條件本身就是系統散熱的最大敵人；而隨著5G桿塔的推廣，特別是AAU單元的集成度越來越高，傳統的風扇散熱也被淘汰。桿塔上，銅鋁散熱器的散熱方案成為主流。這種沒有空氣流動、全靠散熱器與環境空氣進行熱交換的散熱方式，也是每個廠家系統工程師的噩夢；最后，隨著數據通信流量的暴增，也會讓5G桿塔的功率負載快速增長，這也意味著發熱源會更大。在這樣一個無風、高環境溫度條件下，追求更大的功率輸出，顯而易見這也會倒推至成為每個電源廠家的難題。
更多的輸出電壓軌
在越來越多的應用領域，涉及到通用FPGA或者專用ASCI芯片的供電需求也越來越多。 比如有各種AI加速卡之類的供電、有超級計算機的計算單元的供電，有5G設備中專用 的ASCI數據處理接口芯片的供電，還有一些工業測試機或者工業自動化設備中供電。這些FPGA的負載，都有著相似特點： 電源負載數量越來越多，不同的電壓軌越來越多； 電源通道數量增加，開關機時序也日漸嚴格；同樣，供電通道多，通道之間的電磁兼容問題也會突出。因此，給這類型多通道負載，設計出可靠供電的方案，也是被擺在電源工程師面前的 挑戰之一。
通用性
如何用一顆芯片來完成盡可能多的設計也是芯片廠商一直的優化方向。
智能化
包括負載端的在線只能分配，數字接口，智能監控，防呆設計等等，進一步需要智能保護和特殊私有化協議的響應。
面對這些挑戰，MPS又將如何解決？
MPS 電源線模塊產品經理Roy為我們帶來了MPS詳細的應對策略。
MPS 電源線模塊產品經理Roy
Roy指出多路化電源將是未來的一個重要發展方向，多路輸出電源加上3D封裝將能顯著提升功率密度，并有利于實現通道之間的智能化配置，同時具備更好的EMI性能。
MPS最新推出的雙路輸出系列模塊是超高功率密度的MPM54522 和54322 家族。這兩個芯片都 能夠支持雙路分別進行遠端采樣，來實現這個更高精度的電壓控制。在并聯的時候， 能支持雙相自動交錯并聯，來提高這個紋波頻率，來減小紋波幅值目的。他們的應用領域也非常廣泛，比如FPGA或ASIC電源，電信或AI加速卡里的一些支路接口電源，PCIe加速卡等等，另外就是工業自動化方面的一些應用。
另外在散熱性、智能化設計方面，MPS也推出了自己一系列主打產品。MPM54524這個模塊在不并聯的時候，它可以變成4路分別獨立的輸出，然后這個分別4路獨 立的輸出都支持電壓遠端采樣。 同時這也是一顆數字模塊，這個模塊可以通過這個數字的方式來對這個通道之間的這 個開關機的時序、開關頻率、PWM的工作模式，甚至是一些保護閾值，都來做一個 在線的配置。
MPS推出具備智能負載分配功能的電源模塊MPM54313，。三路輸出降壓電源模塊，每路輸出電流3A，獨立供電。熱狀態下輸 24出通道間短接時，模塊內部的負載智能分配電路可迅速實現在線負載均流，然 后突然一下可以支持9A輸出，最大12A。此外該電源模塊的數字接口能實時反饋供電電壓、電流、溫度、告警等監控信 息，也能夠通過數字的方法來對模塊的某一路進行開通和關斷的操作，減少供 電端口外圍監控電路設計。一些客戶在使用智能電源模塊方案后，供電端口體 積和成本可以大大降低。
最后就是MPS高集中度設計所帶來的EMI性能優化，通過器件3D布局，減少SW Copper的天線效應；多路集成化設計則可以在電 源內部實現電磁干擾的實時補償；基板設計上，在功率平衡流動和過孔通流方 面做文章，優化磁場分布來約束電磁輻射；抖頻功能更幫助EMI頻段薄弱點實 現能量分散，減小了輻射峰值，來幫助客戶來滿足EMI的一些需求，比如MPM3596就是電磁兼容方面性能是比較優異的一款芯片。
結語
無論散熱、高功率密度或供電通道繁雜，MPS都無懼挑戰，為各種問題準備了自己相應的解決方案，可以看到MPS的電源模塊將在未來更復雜應用場景中，發揮自己獨到優勢，從成本、技術角度，都將提供更優化靈活的解決方案。
