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

设计总结

表 5-6 将当前的六相设计与使用具有相同功率级和电感器的一相、二相或四相的替代方案进行了比较。在查看结果时发现,相位较少对这种设计而言是不可行的。通过选择额定电流更高的元件,可以在一定程度上降低功率损耗,但考虑到元件成本、功率损耗强度以及对风扇和散热器的改造,与六相解决方案相比,这些变化带来的任何好处都可能是等效的。

随着相位计数的增加,达到过冲要求的输出电容下降了数千微法拉。输入陶瓷电容器计数也更易于使用较高的相位计数进行管理。

Equation11作为一项学术练习,在从 设置 DCLL=0 后,通过重新计算 COvershoot 的值来显示直流负载线的优势。在 150A 瞬态期间,如果没有负载线,VOUT 在任何方向上的摆动都不能超过45mV,5%。ASIC 在其内核电压轨上处理 0.5mΩ 负载线的能力允许 VOUT 在相同瞬态下额外摆动 75 毫伏,总计 120 毫伏,从而大幅降低输出电容。

表 5-6 多相设计比较
阶段1246
IIN (Arms)63.242.827.519.9RMS 输入电流
IMAX,PH (A)240.0120.060.040.0每相位最大电流
ITDC,PH (A)2001005040每相热设计电流
PFET,TDC (W)--6.813.36TDC 下的 FET 损耗
PIND,TDC (W)-7.042.071.15TDC 下的电感器损耗
CIN,MLCC (µF)134.157.033.522.3每相陶瓷输入电容
COvershoot (µF)15 625781239062604达到过冲的输出电容
COvershoot (µF)41 66620 83310 4166944达到过冲的输出电容,无负载线路

表 5-7 简单总结了为本案例研究选择的主要设计决策和元件。当在实验室中对 PCB 进行布局和测试时,这些元件用于此多相系列的第 2 部分。

表 5-7 案例研究设计总结
VIN 12V
VOUT 0.9V
IMAX 240A
TDC 200A
相位数 6
电感器 150nH,0.53mΩ,55A ITEMP
FET CSD95490
TDC 功率损耗 FET - 20.1W
电感器 - 6.87W
TDC 效率估值 86.9%
CIN 2 × 330µF,10mΩ,16V,聚铝
12 × 22µF,1210,X5R,16V
COUT 3 × 470µF,6mΩ,6.3V
20 × 47µF,0805,X5R,2.5V
25 × 22µF,0805,X5R,6.3V
控制器 TPS53679