小电容器提高了高功率CPU电源的效率

本文介绍了在降压控制器MAX1718上增加电容如何为笔记本电脑和笔记本电脑的CPU内核电源提供高效率和低占空比。讨论了管理直通电流的重要性。图中显示了原理图和性能数据。

对于高 V在DC/DC降压转换器在笔记本电脑中提供高电流，高效率对于延长电池寿命和最小化温升非常重要。具有外部MOSFET的低耗散同步整流器也支持此目的。

但是，同步整流器需要特别注意。不良设计允许在高端和低端MOSFET同时导通时产生直通电流。一些工程师认为，足够的死区时间（一个MOSFET的关断和另一个MOSFET的导通之间）可以消除这个问题，但在某些应用中，死区时间是不够的。

图1所示为降压型电源，其中降压控制器（MAX1718）提供CPU内核电源。最近的CPU内核需要非常低的电源轨（1V至2V），电流超过20A。另一方面，输入电压范围很高（7V至20V）。这些情况迫使高端MOSFET （Q1）的占空比非常低。

图1.该IC （MAX1718）构成CPU内核电源。

要获得高效率和低占空比，高端和低端器件需要不同类型的MOSFET（Q1和Q2）。Q1即使导通电阻相对较高，也需要非常高的开关速度，但Q2即使开关速度相对较慢，也需要非常低的导通电阻。当Q2导通时，这种组合不允许产生直通电流，因为Q1的快速关断首先发生。但是，由于Q2关断速度较慢，因此在Q1导通之前必须留出足够的死区时间。MAX1718通过监测Q2的栅极电压解决了这个问题，从而确保Q1仅在Q2完全关断后导通。

我们现在关注导致击穿电流可能性的第三个条件：当Q2导通时，由于LX处的高dV/dt，Q1栅极电压升高。即使有足够的死区时间，也会出现这种情况，因为它涉及通过C2的栅极漏极电容流入DL的高电流。MAX1718在DL上的大吸电流能力解决了这个问题。

然而，有时，如果Q2的栅极漏极电容较大，或者DL的走线较长，或两者兼而有之，则可以通过在Q2栅极和源极之间增加一个数千皮法的电容来消除击穿电流（图2a）。结果是效率更高（图3）。请注意，栅极-源极电容过大会增加驱动器损耗。

图2.不带电容 （a） 和带电容 （b） 的 DL 和 LX 波形。

图3.如图1所示，增加一个电容（见文字）可提高效率。

审核编辑：郭婷