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高性能ASIC和微处理器供电电源

发布时间:2020-07-21 17:46:41 阅读: 来源:机箱厂家

今天的高性能ASIC和微处理器芯片消耗的功率可超过150瓦。对于1 V~1.5 V的供电电压,这些器件所需要的电流可轻易超过100 A。通过采用多相直流/直流转换器,为此类器件供电的任务可变得更容易处理。 目前,可扩展控制器允许设计人员为特定的直流/直流转换器选择所需要的相数。可扩展性还允许几个控制器同步并联使用。电路板上基于PLL 技术的时钟发生器为控制器同步提供了支持。

表1 根据设计所使用的相数,比较同步降压调节器设计的关键参数。图中的例子为12V~1.2V 100A降压调节器

图1 MAX5038 配置为四相DC/DC 转换器

多相转换器拓扑

随着负载电流超过20A~30A,采用多相转换器进行设计的优点变得愈加明显。这些优点包括:输入纹波电流更小、输入电容器的使用数量大大减少、纹波频率的有效相乘可降低输出纹波电压,而将能量损失分布到更多器件上可降低器件温度,同时还可降低外部器件的高度。

多相转换器本质上是并联工作的多个降压调节器,其中它们的开关频率是同步的,相移为360/n 度,其中n为相数。并联转换器使得输出稳定变得稍微复杂了一些,利用电流模式控制IC来调节每一个电感器的电流以及输出电压,这一问题可容易地获得解决。

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就是要处理输入纹波电流。通过利用多相拓扑,输入纹波电流可大大减小,因此每一相的输入电容器通过的输入电流脉冲幅度更小。而且相移还提高了电流波形中的有效工作因数,而这也使RMS纹波电流值更低。表1 示出的纹波电流水平显示出多相拓扑转换器可使纹波电流降低以及输入电容器减少。

高K 值陶瓷电容器提供了最好的纹波处理性能并占用最小的PCB 面积。采用1812 外形的陶瓷器件纹波电流额定值为每电容2~3A。对于成本敏感的设计,电解电容器是一个很好的选择。

降低输出纹波电压

对于处理器内核供电,精度要求通常为2%。对于1.2 V 电源,这意味着输出电压的允许变化范围为

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