带相位扩展器的VID控制器实现高精度、高效率的多相设计

FPGA、ASIC和处理器为高性能服务器、网络和计算系统消耗的电流持续上升，100A或更高的负载电流正变得越来越普遍。同时，随着电压调节要求的更严格，芯片的工作电压正在降至0.9V及以下。对于其中许多应用，可能需要通过VID（电压识别）接口调整内核电压以获得最佳性能。电源设计人员显然面临着一个重大挑战，即要以较小的电路板空间满足高效率和严格的输出电压调节要求。

满足这些需求的一种方法是使用 LTC3877 和 LTC3874 芯片组。LTC®3877 是一款峰值电流模式、VID 控制的双输出同步降压型控制器。相位 1 的输出可通过一个 6 位并行 VID 接口在 0.6V 至 1.23V 范围内以 10mV 的增量进行编程。相位 2 提供 0.6V 至 5V 的输出，由一个外部分压器设定。这两个相位可以并联在一起，也可以与另一个 LTC3877 或一个 LTC3874 的相位并联，以实现更高的输出电流。

LTC®3874 是一款峰值电流模式相位扩展器芯片。它没有误差放大器，而是将其相电流调节至来自 LTC3877 主机的 ITH 信号。LTC3874 的优雅设计减少了走线数量和电路板空间。LTC3877 采用 44 引脚、7mm × 7mm QFN 封装;LTC3874 从控制器采用 28 引脚、4mm × 5mm QFN 封装。

高精度、高效率的多相设计

图 1 所示的 4 相降压型转换器采用 LTC3877 和 LTC3874 在一个 400kHz 开关频率下提供 0.6V 至 1.23V 的 0.6V 至 1.23V 的 VID 控制输出，最大负载电流为 120A。LTC3877 在整个温度范围内为所有 VID 设定点提供了 ±1% 的总 DC 调节准确度。LTC3877 中的差分远端采样放大器负责检测调节点处的输出电压，并补偿 PCB 走线和接地层上的压降。由于时钟延迟较短，4 相操作可实现更低的输出电压纹波和更快的负载阶跃响应。

高效率得益于两个芯片的强栅极驱动器和短死区时间、MOSFET 选择和亚 mΩ DCR 铁氧体电感器。如图2所示，1.2V输出（120A负载）的满载效率为88.8%。

亚 mΩ 直流电阻检测

LTC3877 和 LTC3874 均采用一种专为亚 mΩ DCR 检测而设计的专有 DCR 电流检测架构，从而确保了对均流和电流限制的严格控制。图3显示了图1所示4相转换器的均流性能。使用的电感是Wurth 744301025（250nH），其DCR为0.32mΩ。相位之间的均流误差小于1mV。

更多功能

LTC3877 和 LTC3874 均具有一个 250kHz 至 1MHz 的可锁相频率范围和一个用于在不需要同步时设置内部频率的 FREQ 引脚。LTC3877 提供了三种轻负载操作模式：突发模式操作、强制连续模式和脉冲跳跃模式。LTC3874 在强制连续模式或脉冲跳跃模式下工作。®

LTC3877 的最短导通时间典型值为 40nsec，非常适合在 500kHz 至 1MHz 开关频率下运作的高降压型转换器或小尺寸或高带宽转换器。LTC3874 的最小导通时间为 90nsec（典型值）。

LTC3877 的第 1 阶段提供了 VID 控制。如果FPGA、ASIC或处理器未唤醒或不需要VID编程，则可以通过将VIDEN引脚拉低并使用差分放大器输出端的分压器设置输出电压来禁用VID部分。LTC3877 的两个相位都具有用于精确控制输出电压的差分远端检测放大器。两个芯片的输入电压范围均为4.5V至38V。

LTC3877 的其他特性包括用于每个电源轨的 PGOOD 引脚、RUN 引脚和 TK/SS 引脚。LTC3874 具有自己的 RUN 引脚和故障引脚，用于快速响应故障情况。

结论

LTC3877 / LTC3874 芯片组为电源系统设计人员提供了一种高度准确、高效和稳健的多相解决方案，用于为 FPGA、ASIC 和处理器供电的高电流电源轨。

审核编辑：郭婷