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为高性能 ASIC 和微处理器供电
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2022-11-18
张华
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多相拓扑多相拓扑虽然单相降压稳压器不存在严格的功率限制，但当负载电流超过 20A 至 30A 时，使用多相转换器进行设计的优势就会变得明显。这些优点包括： 降低输入纹波电流，大大减少输入电容器的数量；由于纹波频率的有效倍增，降低了输出纹波电压；通过将损耗分布到更多组件来降低组件温度；和降低高度的外部元件。虽然单相降压稳压器不存在严格的功率限制，但当负载电流超过 20A 至 30A 时，使用多相转换器进行设计的优势就会变得明显。这些优点包括： 降低输入纹波电流，大大减少输入电容器的数量；由于纹波频率的有效倍增，降低了输出纹波电压；通过将损耗分布到更多组件来降低组件温度；和降低高度的外部元件。多相转换器本质上是多个并联运行的降压稳压器，其开关频率同步且相移 360/n 度，其中 n 标识每个相位。并联转换器使输出调节稍微复杂一些。这个问题很容易用电流模式控制 IC 解决，除了输出电压外，它还调节每个电感器电流。多相转换器本质上是多个并联运行的降压稳压器，其开关频率同步且相移 360/n 度，其中 n 标识每个相位。并联转换器使输出调节稍微复杂一些。这个问题很容易用电流模式控制 IC 解决，除了输出电压外，它还调节每个电感器电流。输入纹波电流输入纹波电流设计人员在选择输入电容器时面临的关键问题是输入纹波电流处理。通过使用多相拓扑大大降低了输入纹波电流——每相的输入电容器传导较低幅度的输入电流脉冲。此外，相移会增加电流波形的有效占空比，从而降低 RMS 纹波电流。表 1 中所示的纹波电流水平证明了纹波电流的降低和输入电容器的节省。设计人员在选择输入电容器时面临的关键问题是输入纹波电流处理。通过使用多相拓扑大大降低了输入纹波电流——每相的输入电容器传导较低幅度的输入电流脉冲。此外，相移会增加电流波形的有效占空比，从而降低 RMS 纹波电流。表 1 中所示的纹波电流水平证明了纹波电流的降低和输入电容器的节省。高 k 介电陶瓷电容器提供最佳的纹波电流处理能力和最小的 PCB 占位面积。采用 1812 外形尺寸的陶瓷器件表现出每个电容器 2A 至 3A 的纹波电流额定值。电解电容器是成本敏感型设计的不错选择。高 k 介电陶瓷电容器提供最佳的纹波电流处理能力和最小的 PCB 占位面积。采用 1812 外形尺寸的陶瓷器件表现出每个电容器 2A 至 3A 的纹波电流额定值。电解电容器是成本敏感型设计的不错选择。输出纹波电压降低输出纹波电压降低核心电压电源通常需要 <2% 的精度要求。对于 1.2V 电源，这转换为 ±25mV 输出电压窗口。一种更有效地使用输出电压窗口的技术称为有源电压定位。在轻载时，转换器将输出电压调节到输出电压窗口中点以上，而在重载时，转换器将输出电压调节到输出电压窗口中点以下。在 ±25mV 窗口的情况下，在轻负载（重负载）期间调节范围的高端（低端）允许整个输出电压窗口用于阶跃负载增加（减少）。核心电压电源通常需要 <2% 的精度要求。对于 1.2V 电源，这转换为 ±25mV 输出电压窗口。
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