ZHCAA82B April   2017  – April 2021 CSD95490Q5MC , TPS40140 , TPS40322 , TPS40422 , TPS40425 , TPS40428 , TPS51631 , TPS53622 , TPS53631 , TPS53632 , TPS53641 , TPS53647 , TPS53659 , TPS53661 , TPS53667 , TPS53679 , TPS53681

 

  1. 1简介
  2. 2多相降压稳压器概述
  3. 3多相调节器的优点
    1. 3.1 输入电容减小
    2. 3.2 输出电容减小
    3. 3.3 热性能和效率改进
    4. 3.4 瞬态响应改善
  4. 4多相挑战
  5. 5多相位设计示例 - 元件选择
    1. 5.1 相位数
    2. 5.2 电感器
    3. 5.3 驱动器和功率 MOSFET
    4. 5.4 输入电容器
    5. 5.5 输出电容器
    6. 5.6 控制器
    7. 5.7 设计总结
  6. 6结论
  7. 7参考文献
  8. 8修订历史记录

输出电容减小

多相设计的所有相位都连接在输出节点上,因此每个相位的电感电流同时对输出电容器进行充电和放电,这取决于给定相位是否处于活动状态。这种充放电产生一个总电流 ISUM,其交流部分被输出电容 COUT 吸收。图 3-3与单个相位的纹波电流相比,ISUM 在稳态下具有较低的峰峰值,如 所示。输出电容器中较小的纹波电流会降低总输出电压纹波,从而减少将 VOUT 保持在公差范围内所需的电容量。

GUID-8AE2D0AC-80C7-4E7B-9A39-2AAB3101DF7F-low.png图 3-3 电感纹波电流波形

Equation2图 3-4使用 计算输出电容器的标准化纹波电流,并在 中绘制两相、三相和四相降压转换器的标准化纹波电流。Equation2设置 n=1 给出所有占空比的 ICOUTnorm = 1,从而使 对于单相计算无效。与输入电容器电流非常相似,在不同的占空比下,电感器的电流在数学上相互抵消,表明没有输出电流纹波。即使设计为在其中一个点工作,由于噪声、瞬态和占空比变化,转换器也始终需要一定量的输出电容。然而,对于固定输出应用,在其中一个零点附近工作可以得到输出电容器数量最少的优化设计。

Equation2. GUID-E8B972DC-E710-402E-933D-8F7FA35C8A01-low.gif
GUID-AFF175B5-378F-435E-A972-165C291C22EC-low.png图 3-4 标准化输出电容纹波

与输入纹波消除不同,输出纹波消除受 PCB 布局的影响较小。通常,相当数量的输出电容器紧密地封装在 CPU 或负载点附近,以减少元件间寄生电感所产生的影响。此外,每个相位的电感器值在除最高频率设计外的所有设计中都主导寄生效应,从而可以在相位之间实现更好的消除。