使用多相降压转换器的好处
时间:06-25
来源:电子发烧友
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布局考虑
强电流导线要求有足够的铜,才能最小化压降和温升。一般原则是,2 盎司铜最少每安培 7 密耳,内部层 1 盎司铜最少每安培 14 密耳。每个相的输入电容器都应尽可能地靠近顶部 MOSFET 漏极和底部 MOSFET 源极放置,以确保最小接地"跳动"。
连接至 IC 的信号组件
所有连接至 IC 的小信号组件均尽可能地靠近 IC 放置。VREF 和 VCC 耦合电容器也要尽可能地靠近 IC。对信号接地 (SGND) 进行配置,确保信号组件接地到IC接地之间有一条低阻抗通路。
SGND 和 PGND 连接
较好的布局方法包括专用接地层;电路板尽可能多地将内部层 2 专用作接地层。应从宏观上对通孔和信号线路进行布局,避免出现可能掐掉宽铜区域的一些高阻抗点。让电源接地 (PGND) 和 SGND 分离开,仅在接地层(内部层 2)相互连接。
栅极驱动
设计人员应确保高栅极输出到顶部 MOSFET 栅极的来回双向差动对导线连接,其为开关节点。控制与 MOSFET 之间的距离应尽可能地短。对低侧 MOSFET导线进行布局时,LG 和 GND 引脚的布局应遵循相同的工作程序。
CSM 和 CS2 引脚到穿过输出电感的 RC 网络之间,也必须进行差动对布线。注意《参考文献 1》中介绍的布局,为了获得更高的噪声抑制性能,滤波器电容被分拆成 2 个电容器—一个放置于电感旁边,另一个则靠近 IC。靠近开关节点时,这些检测线路的有效长度较短。如果可能,应使用一个接地层对它们实施屏蔽。
最小化开关节点
一般原则是,让开关节点面积尽可能地小,但要能够传输强电流,因此开关节点要位于多个层上。由于这种小型评估板本身可以从输入到输出折起来,所以开关节点便位于外层上,而 IC 直接位于开关节点下面。因此,必需让开关节点远离检测线路,同时也远离 IC。这样,开关节点便得到合理布局,向外朝向电路板的边缘。
结论
使用多相降压转换器有许多好处,例如:低过渡损耗带来的高效率、低输出纹波电压、高瞬态性能以及更低的输入电容器纹波电流额定要求等。能够为您带来上述诸多好处的一些多相降压转换器例子包括 LM3754、LM5119 和 LM25119 系列产品。
图 7 12-V 输入功耗
图 8 开关节点电压
图 9 输出电压纹波
图 10 瞬态响应:10-A负载步长20 µs(过冲/下冲约 27 mV)
图 11 40-A 负载 1.2-V 输出 Vout 启动图
强电流导线要求有足够的铜,才能最小化压降和温升。一般原则是,2 盎司铜最少每安培 7 密耳,内部层 1 盎司铜最少每安培 14 密耳。每个相的输入电容器都应尽可能地靠近顶部 MOSFET 漏极和底部 MOSFET 源极放置,以确保最小接地"跳动"。
连接至 IC 的信号组件
所有连接至 IC 的小信号组件均尽可能地靠近 IC 放置。VREF 和 VCC 耦合电容器也要尽可能地靠近 IC。对信号接地 (SGND) 进行配置,确保信号组件接地到IC接地之间有一条低阻抗通路。
SGND 和 PGND 连接
较好的布局方法包括专用接地层;电路板尽可能多地将内部层 2 专用作接地层。应从宏观上对通孔和信号线路进行布局,避免出现可能掐掉宽铜区域的一些高阻抗点。让电源接地 (PGND) 和 SGND 分离开,仅在接地层(内部层 2)相互连接。
栅极驱动
设计人员应确保高栅极输出到顶部 MOSFET 栅极的来回双向差动对导线连接,其为开关节点。控制与 MOSFET 之间的距离应尽可能地短。对低侧 MOSFET导线进行布局时,LG 和 GND 引脚的布局应遵循相同的工作程序。
CSM 和 CS2 引脚到穿过输出电感的 RC 网络之间,也必须进行差动对布线。注意《参考文献 1》中介绍的布局,为了获得更高的噪声抑制性能,滤波器电容被分拆成 2 个电容器—一个放置于电感旁边,另一个则靠近 IC。靠近开关节点时,这些检测线路的有效长度较短。如果可能,应使用一个接地层对它们实施屏蔽。
最小化开关节点
一般原则是,让开关节点面积尽可能地小,但要能够传输强电流,因此开关节点要位于多个层上。由于这种小型评估板本身可以从输入到输出折起来,所以开关节点便位于外层上,而 IC 直接位于开关节点下面。因此,必需让开关节点远离检测线路,同时也远离 IC。这样,开关节点便得到合理布局,向外朝向电路板的边缘。
结论
使用多相降压转换器有许多好处,例如:低过渡损耗带来的高效率、低输出纹波电压、高瞬态性能以及更低的输入电容器纹波电流额定要求等。能够为您带来上述诸多好处的一些多相降压转换器例子包括 LM3754、LM5119 和 LM25119 系列产品。
图 7 12-V 输入功耗
图 8 开关节点电压
图 9 输出电压纹波
图 10 瞬态响应:10-A负载步长20 µs(过冲/下冲约 27 mV)
图 11 40-A 负载 1.2-V 输出 Vout 启动图
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