為了從單個(gè)電路板執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)，現(xiàn)代系統(tǒng)板上裝有各種半導(dǎo)體器件，包括DSP，微處理器，ASIC，F(xiàn)PGA，存儲(chǔ)器等。通常，這些半導(dǎo)體IC使用亞微米工藝制造，因此需要低電源電壓來(lái)操作。因此，這些電路板采用中間總線架構(gòu)來(lái)降低高壓總線電壓，如48 VDC至12 VDC，9.6 VDC或5.0 VDC。然后，該較低的中間總線電壓用于為多個(gè)專用且高效的負(fù)載點(diǎn)(POL)調(diào)節(jié)器或降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器供電，這些轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步產(chǎn)生所需的3.3V(和更低)電壓，用于為這些半導(dǎo)體器件供電。 。因此，這些電路板配有多個(gè)POL穩(wěn)壓器和DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器。

然而，使用多個(gè)開(kāi)關(guān)POL穩(wěn)壓器和降壓轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換為更高的成本，更低的整體效率和更多的電路板空間。因此，面臨空間限制的設(shè)計(jì)人員正在尋找一種集成解決方案，從單個(gè)同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器封裝中產(chǎn)生多個(gè)穩(wěn)壓低輸出電壓，這一點(diǎn)不足為奇。滿足這些需求的供應(yīng)商包括凌力爾特公司和德州儀器公司(TI)，僅舉兩例。

為了擴(kuò)展新解決方案的可能應(yīng)用范圍，這些供應(yīng)商正在擴(kuò)大其產(chǎn)品組合，為新成員提供更好的性能，新穎的功能和可配置的輸出。本文將詳細(xì)介紹這些新型多通道同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。除了揭示其性能和特性外，我們還將展示一種新的多輸出可配置降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，它包含數(shù)字控制(或可編程引腳)，以進(jìn)一步簡(jiǎn)化降壓轉(zhuǎn)換器配置過(guò)程。

多通道降壓轉(zhuǎn)換器

談到新成員，TI推出了一款帶有數(shù)字PMBus/I 2 C接口的四通道同步降壓轉(zhuǎn)換器。 TPS65400設(shè)計(jì)用于中間配電母線電壓，提供四個(gè)帶集成FET的高電流降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器(SW1，SW2，SW3和SW4)。每個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器都能夠提供2 A或4 A輸出，以高效地為半導(dǎo)體IC供電，如微處理器，F(xiàn)PGA，ASIC，存儲(chǔ)器和數(shù)字輸入/輸出(圖1)。如圖1所示，SW1和SW2各支持4A，SW3和SW4各支持2A。轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為4.5 V至18.0 V，支持在12 V或5 V中間總線上運(yùn)行的應(yīng)用。此外，多通道降壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率可以獨(dú)立調(diào)節(jié)至2.2 MHz。

圖1：TI的TPS65400是一款多通道同步降壓轉(zhuǎn)換器，提供四個(gè)高電流同步降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器集成MOSFET。每個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器都提供2 A或4 A輸出，以有效地為無(wú)數(shù)數(shù)字IC供電。

根據(jù)TI的說(shuō)法，多通道降壓器旨在為四個(gè)集成降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器提供內(nèi)部和外部排序。根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊(cè)中的描述，可以使用單獨(dú)的使能引腳或通過(guò)I 2 C總線將序列編程到板載EEPROM中來(lái)滿足排序要求。 TPS65400數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出了詳細(xì)說(shuō)明。輸出電壓可通過(guò)外部電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，VREF可在0.6至1.87 V范圍內(nèi)以10 mV步進(jìn)編程。所有控制和狀態(tài)信息都可以通過(guò)兼容PMBus的I 2 C總線訪問(wèn)。

該部件的應(yīng)用包括小型蜂窩基站，以太網(wǎng)供電(PoE)供電通信基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備以及汽車信息娛樂(lè)和遠(yuǎn)程信息處理。

對(duì)于需要更小占地面積和更高效率的應(yīng)用， TI推出采用QFN封裝的集成三輸出同步降壓轉(zhuǎn)換器，效率高達(dá)96%。三輸出降壓轉(zhuǎn)換器TPS65261(圖2)和TPS65262具有比上一代器件小44%的占位面積，具有4.5 V至18 V的寬輸入電壓范圍，集成自動(dòng)上電/掉電功能，可輕松實(shí)現(xiàn)功率控制。雖然TPS65261的輸出電流為3 A/2 A/2 A，但TPS65262的額定輸出電流為3 A/1 A/1 A.

圖2：TPS65261是一款集成三輸出同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有4.5 V至18 V的寬輸入電壓范圍。最大連續(xù)輸出電流額定值在3 A/2 A/2 A時(shí)。

使用外部電阻可以將轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率從250 kHz調(diào)節(jié)到2 MHz。該制造商表示，Buck1和Buck2之間的180°異相操作，Buck3(Buck2和Buck3同相)最小化了輸入濾波器的要求。數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示每個(gè)降壓調(diào)節(jié)器的反饋電壓基準(zhǔn)為0.6 V.此外，TPS65261的功能框圖表明每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器獨(dú)立于專用使能，軟啟動(dòng)和環(huán)路補(bǔ)償引腳。應(yīng)用包括數(shù)字電視，機(jī)頂盒，家庭網(wǎng)關(guān)和無(wú)線路由器。

對(duì)于低功耗FPGA，DSP和微處理器，TI提供四輸出降壓轉(zhuǎn)換器LP8728-Q1。它將四個(gè)高效降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器集成到一個(gè)WQFN封裝中，如圖3所示。每個(gè)轉(zhuǎn)換器都具有高電流能力和獨(dú)立控制，可靈活地在多種應(yīng)用中使用該器件。此外，每個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓是固定的。 LP8728-Q1的數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示Buck1(VOUT1)的輸出電壓為3.3 V，Buck2(VOUT2)的輸出電壓為1.25 V.同樣，Buck3(VOUT3)的輸出電壓為1.8 V或2.65(引腳可選)，而B(niǎo)uck4(VOUT4)提供1.8 V.四輸出降壓轉(zhuǎn)換器的最大輸出電流為1A。

圖3：TI的LP8728-Q1包含四個(gè)高效步驟 - 將DC/DC轉(zhuǎn)換器集成到一個(gè)WQFN封裝中。

所有轉(zhuǎn)換器均采用固定的3.2 MHz開(kāi)關(guān)頻率工作，并采用制造商推薦的1.5μH電感器。由于電感器的直流電阻直接影響降壓轉(zhuǎn)換器的效率，因此使用具有最低可能直流電阻的電感器以實(shí)現(xiàn)最高效率非常重要。此外，該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表建議使用飽和電流額定值等于或高于高側(cè)開(kāi)關(guān)電流限制(1500 mA)的電感器。四輸出降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)手冊(cè)中還討論了輸入/輸出電容等其他外部元件的選擇。

可配置穩(wěn)壓器

凌力爾特公司的LTM4644是一款四輸出降壓型μModule穩(wěn)壓器，可配置為單輸出，雙輸出，三輸出或四輸出穩(wěn)壓器。這種靈活性使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠用一個(gè)多輸出設(shè)備 1 取代多個(gè)POL穩(wěn)壓器和DC/DC轉(zhuǎn)換器。今年，該公司擴(kuò)大了新成員的業(yè)務(wù)范圍。最新的可配置產(chǎn)品是LTC3371，這是一款四通道可配置降壓DC/DC，每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器都有獨(dú)立輸入(圖4)。它采用耐熱增強(qiáng)型38引腳QFN封裝，可配置為共享8個(gè)1 A功率級(jí)，每個(gè)功率級(jí)均由獨(dú)立的2.25至5.5 V輸入供電。應(yīng)用包括通用多通道電源，汽車，工業(yè)和分布式電源系統(tǒng)。

圖4：Linear的LTC3371是一款四通道可配置降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器，可配置為共享8個(gè)1A功率級(jí)，每個(gè)功率級(jí)均由獨(dú)立的2.25至5.5 V輸入供電。

使用可編程引腳C1 - C3，可將Buck1，Buck2，Buck3和Buck4 DC/DC轉(zhuǎn)換器配置為1 A至4 A的輸出，最大輸出為8 A，如表1所示。此外，它還可以配置為提供雙輸出，三輸出或四輸出。公共降壓開(kāi)關(guān)頻率可以使用外部電阻編程，與外部振蕩器同步，或設(shè)置為默認(rèn)的內(nèi)部2 MHz時(shí)鐘。

表1：LTC3371的每個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器可配置為使用引腳C1-C3提供8個(gè)獨(dú)特輸出。

總之，供應(yīng)商不斷在其單通道降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器系列中增加新成員，為設(shè)計(jì)人員提供了更多選擇。這些集成的多通道降壓轉(zhuǎn)換器具有更廣泛的規(guī)格和更多功能，包括可配置輸出，可滿足各種應(yīng)用的需求。