ZHCAA82B April 2017 – April 2021 CSD95490Q5MC , TPS40140 , TPS40322 , TPS40422 , TPS40425 , TPS40428 , TPS51631 , TPS53622 , TPS53631 , TPS53632 , TPS53641 , TPS53647 , TPS53659 , TPS53661 , TPS53667 , TPS53679 , TPS53681
根据定义,单相转换器的所有输出功率都流经一个电感器和一对 FET。任何功率损失仅涉及这些组件。对于输出电流大于 100A 的应用,寻找额定电流如此大的 FET 和电感器变得十分困难且成本高昂。将设计的全部损失集中到 PCB 的一小部分区域和一组元件上会导致不必要的效率的降低。
多相调节器会将功率损耗均匀地分布在所有相位上。每个相位只处理总输出电流的一部分,因此选择 FET 和电感器变得更容易,因为在这些元件上施加的热应力更小。与等效单相设计相比,整个负载范围内的调节器效率也更高。由于电容器中较低的纹波电流产生的自热效应更小并使功率损耗更低,因此,通过前面讨论的 CIN 和 COUT 的降低,性能得到进一步改善。
图 3-5现代直流/直流控制器允许根据负载电流按需添加和删除相位,如 中所示。可以对这些添加和删除的相位进行调整以适应各种 FET 和电感器组合,从而在多种应用和条件下实现更高的效率。
在低电流下,使用较少的相位,直至单相在非连续导通模式 下运行,以尽可能减少 FET 开关损耗以及与每个相位的功率级和栅极驱动器相关的电流消耗。随着负载电流的增加,导通损耗开始主导开关损耗,更多的相位被激活以尽可能保持高效率。开启相位的理想设定点出现在两条效率曲线的交点处。例如,当下降的单相效率曲线与上升的两相效率曲线交叉时,应接通第二相。
图 3-6 描述了采用 TPS53661 控制器和 CSD95372B 功率级的五相设计的效率曲线。此设计要求 VIN = 12V,VOUT = 1.8V,使用 600khz 的开关频率和 150nH 的电感器。从 5A 到 200A,效率保持在 90% 以上,这是一项仅用单相降压器无法实现的优势。