高性能ASIC和微處理器供電電源

今天的高性能ASIC和微處理器芯片消耗的功率可超過150瓦。對于1 V~1.5 V的供電電壓，這些器件所需要的電流可輕易超過100 A。通過采用多相直流/直流轉(zhuǎn)換器，為此類器件供電的任務可變得更容易處理。 目前，可擴展控制器允許設計人員為特定的直流/直流轉(zhuǎn)換器選擇所需要的相數(shù)?？蓴U展性還允許幾個控制器同步并聯(lián)使用。電路板上基于PLL 技術的時鐘發(fā)生器為控制器同步提供了支持。

表1 根據(jù)設計所使用的相數(shù)，比較同步降壓調(diào)節(jié)器設計的關鍵參數(shù)。圖中的例子為12V~1.2V 100A降壓調(diào)節(jié)器

圖1 MAX5038 配置為四相DC/DC 轉(zhuǎn)換器

多相轉(zhuǎn)換器拓撲

隨著負載電流超過20A~30A，采用多相轉(zhuǎn)換器進行設計的優(yōu)點變得愈加明顯。這些優(yōu)點包括：輸入紋波電流更小、輸入電容器的使用數(shù)量大大減少、紋波頻率的有效相乘可降低輸出紋波電壓，而將能量損失分布到更多器件上可降低器件溫度，同時還可降低外部器件的高度。

多相轉(zhuǎn)換器本質(zhì)上是并聯(lián)工作的多個降壓調(diào)節(jié)器，其中它們的開關頻率是同步的，相移為360/n 度，其中n為相數(shù)。并聯(lián)轉(zhuǎn)換器使得輸出穩(wěn)定變得稍微復雜了一些，利用電流模式控制IC來調(diào)節(jié)每一個電感器的電流以及輸出電壓，這一問題可容易地獲得解決。

輸入紋波電流

設計人員在選擇輸入電容器時面臨的關鍵問題就是要處理輸入紋波電流。通過利用多相拓撲，輸入紋波電流可大大減小，因此每一相的輸入電容器通過的輸入電流脈沖幅度更小。而且相移還提高了電流波形中的有效工作因數(shù)，而這也使RMS紋波電流值更低。表1 示出的紋波電流水平顯示出多相拓撲轉(zhuǎn)換器可使紋波電流降低以及輸入電容器減少。

高K 值陶瓷電容器提供了最好的紋波處理性能并占用最小的PCB 面積。采用1812 外形的陶瓷器件紋波電流額定值為每電容2~3A。對于成本敏感的設計，電解電容器是一個很好的選擇。

降低輸出紋波電壓

對于處理器內(nèi)核供電，精度要求通常為2%。對于1.2 V 電源，這意味著輸出電壓的允許變化范圍為