 图3:批量为350 kHz, 700 kHz和1600 kHz.时的波德图 交越频率大约是转换频率的1/8。当使用一个快速转换的DC/DC转换器时,要确保电源IC误差放大器有足够的带宽来支持一个高交越频率。TPS54317的误差放大器单位增益带宽一般是5MHz。表格4显示了实际瞬间反应次数和相关电压峰值过冲值。
 表格4:瞬间反应 转换频率越高就带宽越大,过冲值就越低。低瞬间电压过冲对于一些新的性能处理器是必须的,因为它们的调节精度要求可能包括瞬时电压峰值是3%。
当需要更高的输出电流时,德州仪器的TPS40140型可堆叠、双通道并使用外部MOSFET的1 MHz DC/DC控制器可以满足要求。快速转换频率的优势可以通过交叉多个功率阶段并将之从相位中转换出去来实现。
例如,可以将四个频率分别为500kHz的输出堆在一起,就行成了2MHz的有效频率。这样作的好处是可以减少波纹,降低输入块电容,加快瞬间反应,并通过在电路板上扩散功率消耗来改进热量管理。最多可以将8个TPS40140通过数字总线连在一起并实现相位同步,最大有效频率高达16MHz。
总结
设计转换器时要进行利弊权衡。更小的面积、更快的瞬间反应和更小的电压过冲和下冲是本文谈到的"利",而功率的降低和散热的增加则是"弊"。
如果突破了极限,可能会产生一些问题,比如脉冲跳跃和噪音。在为高频率应用选择DC/DC转换器时,要核查制造商的数据表,以确认一些重要的规格,例如最小启动时间、误差放大器的增益带宽、FET电阻和转换损耗等。在这些规格上有良好性能的集成电路可能成本会更高,但却物有所值,而且在遇到设计难题时更容易使用。
关于作者
两个作者都来自德州仪器公司
Rich Nowakowski从1999年起就在德州仪器工作,是高性能模拟设备事业部DC/DC转换器产品营销经理。他在位于北达科他州法戈市的北达科他州立大学获得了电气工程学士学位和工商管理硕士学位。电子邮箱r-nowakowski1@ti.com。
Brian King是德州仪器公司电源管理产品事业部应用工程师,曾发表无数论文。拥有阿肯色州大学电气工程学士和硕士学位。电子邮箱为b-king1@ti.com。 | |