A principios de este mes, Alpha y Omega Semiconductor (AOS) anunciaron su última generación de dispositivos de etapa de potencia DrMOS, el AOZ531xQI, destinado a periféricos de PC de alto rendimiento, incluidas unidades procesadoras gráficas (GPU), memoria y placas base para portátiles.
AOS afirma que estos nuevos dispositivos DrMOS cuentan con más de 65 A de corriente continua con un consumo máximo de corriente de 120 A para 10 µs y 80 A para 10 ms en pulso.


Alpha y Omega Semiconductor ofrecen soluciones integradas de tren motriz para tarjetas gráficas adicionales y computadoras portátiles para juegos. Imagen utilizada por cortesía de AOS

Cuando Intel escribió la especificación DrMOS 1.0 en 2004, fue con la intención de definir un paquete de componentes fácilmente adoptable, que cubriera la necesidad de mayores densidades de energía con menores pérdidas. Desde la revisión original, DrMOS ha pasado de un requisito de menos de 25 amperios a un requisito de más de 50 amperios y de 64 mm2 a solo 25 mm2.

Entonces, ¿qué es DrMOS?

DrMOS, pronunciado "D-R-MOS", según Infineon Technologies, es esencialmente un módulo regulador de voltaje (VRM) que utiliza un controlador externo de modulación de ancho de pulso (PWM) en configuración reductora.

El circuito de aplicación típico para un AOZ53117NQI monofásico,
El circuito de aplicación típico para un AOZ53117NQI monofásico, que incluye el circuito del controlador integrado y los FET de potencia con controlador PWM externo. Imagen utilizada por cortesía de AOS

Sin embargo, a diferencia de los convertidores DC-DC tradicionales, un DrMOS integra los controladores MOSFET directamente en el chip con los FET de potencia (PDF). Según la especificación de Intel, los paquetes para estos conjuntos de chips se fijan principalmente en 5 mm por 5 mm en implementaciones modernas, lo que permite que el VRM se coloque mucho más cerca de la carga.

DrMOS ofrece una huella de PCB reducida
DrMOS ofrece una huella de PCB reducida, nominalmente 25 mm2, así como una densidad de potencia mejorada e inductancias parásitas reducidas. Imagen utilizada por cortesía de ASRock Super Alloy

La integración de los dos componentes de la etapa de potencia, así como la proximidad a la carga, reduce los elementos parásitos y las pérdidas de conducción, lo que lleva a una eficiencia superior al 95% en topologías polifásicas optimizadas.

Aplicaciones DrMOS

Los dispositivos DrMOS se encuentran a menudo en placas base para PC, como la ASUS PRIME Z490-A, que afirma tener una topología VRM con 12 + 2 fases de potencia DrMOS (FET, inductor y condensador). Múltiples fases significan menos corriente por dispositivo DrMOS y, por lo tanto, más optimización en términos de eficiencia y energía térmica.
“Una etapa de potencia eficiente y robusta juega un papel fundamental en el rendimiento de una tarjeta gráfica, ya que el disipador de calor de una tarjeta gráfica de alto rendimiento toca tanto la GPU como las etapas de potencia”, dice Peter Cheng, director senior de marketing de Power IC en AOS.
"Un funcionamiento más frío da como resultado un mayor rendimiento máximo de la tarjeta y se traduce directamente en una mejor experiencia de juego".

Alternativas a DrMOS

Los dispositivos DrMOS ofrecen alta densidad de potencia en un factor de forma estandarizado por la industria. Pero como todos los diseños reductores de tipo controlador, requieren una señal PWM externa para impulsar el tren motriz.
Analog Devices ofrece controladores DC-DC, como el LTC3860, que están diseñados para controlar un VRM polifásico. El paquete del LTC3860 también es de 5 mm por 5 mm, pero requiere varios pasivos adicionales para completar el diseño.
Una opción alternativa, LTM4636, es un µModule de Analog Devices en un IC de 16 mm por 16 mm, que contiene el PWM completo, el tren de potencia y el inductor en un paquete monolítico. Este µModule opera a salidas de 15 A, 30 A y 40 A con eficiencias del 92%, 90% y 88%, respectivamente.

µMódulo
Analog Devices dice que su µModule ofrece alta densidad de potencia con menos componentes externos, lo que lleva a un diseño de sistema más simple. Imagen utilizada por cortesía de Analog Devices

El LTM4636 también puede funcionar en una topología polifásica, proporcionando 160 W de densidad de potencia a 1 V de salida, pero con muchos menos circuitos generales.

Consideraciones de diseño de DrMOS

Como ingenieros, tenemos importantes consideraciones de diseño que debemos tener en cuenta más allá de la densidad de potencia (PDF), como el costo frente a la complejidad. Las unidades µModule brindan facilidad de uso, tanto en diseño como en lista de materiales, pero también tienen un gran costo inicial en comparación con un diseño DrMOS.
Los dispositivos DrMOS Alpha y Omega Semiconductor cumplen los requisitos de densidad de potencia para los usuarios de PC que esperan GPU modernas con altas velocidades de cuadro, capacidad de trazado de rayos y múltiples pantallas de alta resolución.
La capacidad polifásica de DrMOS significa una mayor vida útil de los componentes al distribuir las demandas de corriente en múltiples fases, proporcionando voltajes centrales más estables y mejorando la disipación térmica del sistema.


¿Tiene experiencia práctica con dispositivos DrMOS? Si es así, comparta sus pensamientos sobre esta tecnología en los comentarios a continuación.

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