设计面向高级数据系统的高效、高功率DC/DC电源架构

VDC 转换时的总功率损耗)

图 3：三级与两级转换的效率和功率损耗比较 (从 48VDC 至 3.3VDC 和 1.8VDC)

对于越来越多的产品而言，相比于降低重负载时的功率损耗，减少轻负载时的功率损耗具有同等的重要性 —— 假如不说更重要的话。子系统被设计成尽可能长地工作于较低功耗的待机或睡眠状态 (旨在节能)，并只在需要时候吸取峰值功率 (满负载)。LTM4611 支持脉冲跳跃模式和突发模式 (Burst Mode®) 操作，与连续导通模式相比，其在低于3A负载电流条件下的效率水平有了大幅度的提升。

　　多个电源的均流以提供 60A 或更大的输出电流

对于需要提供高达60A输出的电源轨，可支持多达 4 个 LTM4611 µModule 稳压器的均流。电流模式控制使得模块的均流特别可靠且易于实现，同时在启动、瞬变及稳态操作情况下甚至可以确保模块之间的均流。

相比之下，许多电压模式模块则是通过采用主-从配置或“压降均分 (droop-sharing)”(也被称为“负载线路均分”) 来实现均流。在启动和瞬态负载条件下，主-从模式容易遭受过流跳变，而压降均分则会导致负载调节指标下降，且在瞬态负载阶跃期间几乎无法保证优良的模块至模块电流匹配。LTM4611 通常可在无负载至满负载范围内提供优于 0.2% 的负载调节 —— 在 -40ºC 至 125ºC 的整个内部模块温度范围内则可达 0.5% (最大值)。

　　负载上的准确稳压

高电流低电压 FPGA、ASIC、微处理器 (μP) 等常常需要在封装端子 (例如：VDD 和 DGND 引脚) 上提供经过精确调节的极其准确的电压 —— 标称 VOUT 的 ±3% (或更好)。在如此高的电流水平和低电压电平下，PCB 走线中的阻性分配损耗有可能对负载上的电压产生影响。为了满足针对低输出电压的这一严格的稳压要求，LTM4611 提供了一个单位增益差分放大器，用于在电压低于或等于 3.7V 的情况下在负载端子上进行远端采样。由图 1 可见，POL 两端的差分反馈信号 (VOSNS+ – VOSNS−) 在 DIFF_VOUT 上被重构 (相对于模块的局部地 SGND)，从而使得控制环路能够对模块的输出引脚与 POL 器件之间的功率输送通路中的任何压降进行补偿。

当 LTM4611 的输出电压处于标称 VOUT 的 ±5% 之内时，一个内部输出电压电源良好 (PGOOD) 指示器引脚将提供一个逻辑高电平漏极开路信号;否则，PGOOD 引脚将被拉至逻辑低电平。当输出电压超过了标称值的 107.5% 时，将触发输出过压保护功能电路并接通内部低端 MOSFET，直到这种输出电压过高的状况被清除为止。折返电流限制可在输出短路的情况下保护上游电源和器件本身。

　　耐热性能增强型封装

该器件的 LGA 封装允许从顶部和底部散失热量，因而便于使用金属底盘或 BGA 散热器。不管有没有冷却气流，这种封装的外形均有利于实现卓越的热耗散。图 4 示出了 LTM4611 顶面的 IR 热成像图，由图可见：当执行 1.8V 输入至 1.5V/15A 输出转换且无冷却气流时，在实验台上测得的功率损耗仅为 3.2W。

如前文所述，在 1.8V 的低输入电压条件下，为了以足够的幅度驱动栅极以使功率 MOSFET 完全饱和，不具备偏置电源的传统型电源 IC 解决方案将会十分吃力。因此，其热性能将低于 LTM4611 所能提供的水平 (如图 4 所示)，这是由于后者具有内部微功率偏置发生器。

图 4：LTM4611 稳压器从一个 1.8V 输入产生 1.5V/15A 输出时的顶部热成像图。功率损耗为 3.2W。无冷却气流情况下的实验台测试产生了一个 65ºC 的表面温度热点。

　　缩减占板面积

LTM4611 内置于一种耐热性能增强型 LGA (焊盘网格阵列) 封装，具有小巧的焊盘图形 (仅 15mm x 15mm) 和实际体积 (高度仅为 4.32mm —— 占用的空间只有区区 1cm3)，可提供引人注目的效率。除了高效率之外，在给定的输入电压条件下，LTM4611 的功耗曲线相对平坦，从而使 LTM4611 的热设计以及在后续产品中的重复使用变得简单易行 —— 即使在中间总线电压由于 IC 芯片不断缩小而日益下降的情况之下也不例外。

　　一款可靠的解决方案

凌力尔特公司的 µModule 稳压器 (比如：LTM4611) 按照与产品序列中的其他封装集成电路一样严格的标准进行测试。在向公众发布之前，产品必须顺利地通过一系列的测试，例如：依据 JEDEC 规范进行的工作寿命测试、+85℃/85% 温度-湿度偏置、温度循环、机械冲击、振动等等。这种原则使工程师们拥有了十足的信心：这些高集成度解决方案完全能够提供堪与传统开关转换器相媲美的可靠性，而后者却需要具