高性能通信、服务器和计算系统中的asic、fpga和处理器需要使用能直接从12 v或中间总线生成1.0 v(或更低)电压的核心电源——最大负载电流有时候可能高于200 a。这些电源必须满足严格的效率和性能规格,且通常具备相对较小的pcb尺寸。ltc7852/ltc7852-1 6相双输出降压控制器为这些电源提供高性能的灵活解决方案。
ltc7852/ltc7852-1旨在实现高效率,ltc7852每个相都不使用内部栅级驱动器,且都可以生成一个与电源模块、drmos,或外部栅极驱动器和分立式mosfet连接的pwm输出。drmos器件将栅极驱动器和mosfet集成在一个封装中,以实现整体尺寸更小的解决方案和更高的效率。它们主要适用于12 v输入电压。外部栅极驱动器和mosfet具有出色的散热性能,并且可以在更高的输入电压下工作。ltc7852采用亚mω dcr检测架构,可以准确检测电流,其dcr值仅为0.2 mω,如此可以大幅降低传导损耗。ltc7852-1专用于和drmos器件配套使用,后者自行提供电流检测信号。
每个输出都经过差分检测,电压范围为0.5 v至2.0 v(2.0 v限值仅适用于ltc7852),总调节精度为±0.5%。由于ltc7852和ltc7852-1从外部5 v电源偏置,而不是从输入电压偏置,所以转换器的输入电压范围不受ic限制。其开关频率范围为250 khz至1.25 mhz,但其40 ns最小导通时间可以实现高降压比。
可以通过phcfg引脚选择3+3、4+2和5+1双输出相位配置。在3+3配置中,两个输出可以并联用于最大负载电流为240 a的6相转换器。使用一个6相控制器,而不是两个3相控制器或三个2相控制器可大大简化设计和布局。仅需两个控制器即可实现最高12相操作。
ltc7852采用5 mm × 6 mm gqfn封装,ltc7852-1采用4 mm × 5 mm qfn封装。
6相高效率核心电源 图1所示为1个6相1.0 v/200 a ltc7852转换器,其开关频率为400 khz,采用12 v输入。每个相的功率级包含一个5 mm × 5 mm drmos和一个0.25 µh铁氧体电感,dcr典型值为0.325 mω,最终满负载效率为90.0%(图2)。在室温下满负载,200 lfm气流的热点温度为78°c(图3)。受严格均流影响,电感之间的温差低于6°c。
图 1. 采用 fdmf5820dc drmos 的 6 相 1.0 v/200 a ltc7852 转换器的原理图 fswitch = 400 khz。
图 2. 图 1 中的电路在 v in = 7 v 、 10 v 、 12 v 和 14 v 时的效率图。
图 3. 图 1 中的电路在 v in = 12 v 、满负载、 24°c 环境温度和 200 lfm 气流下的热图像。
亚mω dcr检测 ltc7852采用专有的峰值电流模式亚mω dcr检测架构来改善电流检测信号的信噪比。电感中的dcr检测滤波器为snsp和snsn引脚提供放大的交流信号。第二个滤波器与第一个级联,为snsp和snsavg引脚提供直流信号。ltc7852放大直流信号,并与交流信号求和,以重建信号。重建信号是原始信号的5倍,因此可以在dcr值低至0.2 mω时稳定且干净地运行。
输出电流监测和过流保护 ltc7852的imon1和imon2信号生成与对应通道的负载电流呈比例的信号,并以v1p5引脚作为电压基准。此信号可被电源监测器或adc及微控制器用于进行负载检测。 逐周期限流是峰值电流模式架构固有的优势。打嗝模式限流提供额外保护。如果发生过流故障超过32个周期,则转换器按照软启动电容的设置,在一段时间内停止开关。这段间隔时间结束之后,开关操作通过软启动恢复切换。如图4所示,在故障期间,转换器按相对较短的周期开关,这使得mosfet和电感受到的热应力大大降低。
图 4. 打嗝模式过流保护和恢复。
结论 ltc7852/ltc7852-1是一款灵活的高性能6相双输出降压控制器,旨在通过drmos、电源模块,或外部栅极驱动器和mosfet提供高效率和高度可靠的电源。其特性包括:亚mω dcr检测(ltc7852)、可选择的相位配置、总调节精度为±0.5%的0.5 v基准电压源、差分输出检测、250 khz至1.25 mhz的开关频率范围,以及打嗝模式限流保护。
原文标题:满足严格效率和性能规格且尺寸要小的电源,需要搭配什么样的控制器?
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