对于经常消耗高达100A负载电流的企业cpu来说，热应力是一个主要问题。多相 开关DC/DC转换器通过在高负载下提供高效率来减少热应力，因此已成为高功率cpu的标准电源解决方案。多相开关也在移动应用中找到了自己的方式，其中cpu的电流大于30A，在不久的将来将会达到65A。但是，移动cpu带来了另一个问题。它们大部分时间处于睡眠或待机模式，这意味着轻负载效率对于最大限度地延长电池运行时间非常重要。传统的多相变换器，尽管在高负载下具有优异的性能，但在轻负载下效率不高。

LTC3730, LTC3731和LTC3732系列多相控制器在重型和轻型CPU负载下都是高效的，使这些新控制器成为高性能笔记本电脑应用的良好匹配。

这种在轻负载下的高效率是一种新的阶段脱落 特性的结果，该特性显著降低了传导开关损耗。

这些新的控制器有其他重要的功能，使它们成为移动CPU应用程序的一个很好的选择:

• 在正、负输出轨上实现真正的遥感，确保在高输出电流下严密的输出调节;

• 在每个电流检测电阻的焊盘上进行开尔文感应(正负)，即使并联功率级的布局不对称，也能实现精确的电流共享;

• 所有控制器都集成了高电流MOSFET驱动器，开关频率高达600kHz，从而最大限度地减少了整体电源尺寸和元件数量。

LTC3731是一个通用的3相控制器，根据PHASMD引脚的电压水平产生30或60度时钟输出。该功能允许多个ltc3731并联，最多可进行12相操作。0.6V至6V输出电压由外部电阻分压器编程。LTC3730是一款专用的3相控制器，具有5位VID输出编程，与IMVP2和IMVP3要求兼容。内部运放可用于编程不同CPU操作模式的电压偏移。该控制器适用于为英特尔移动Northwood cpu供电。LTC3732是另一种3相控制器，具有5位VID输出编程，与VRM9兼容。x规格。该控制器适用于为所谓的DeskNote PC或便携式PC设计中的英特尔台式机Pentium 4 (P4) cpu供电。DeskNote PC采用了笔记本电脑的桌面CPU设计，同时实现了高性能和低成本。这三种控制器都采用节省空间的SSOP36封装，而LTC3731也采用更小的、热增强的5mm × 5mm QFN封装。

阶段脱落操作提高了轻负荷时的效率

多相变换器在轻负载下获得高效率有三个主要障碍:

• 开关相关损耗

• 由循环电流引起的额外传导损失

• 集成电路偏置损耗

前两个障碍，如下所述，是由阶段脱落特性减少的。通过启用突发模式 操作可以降低IC偏置损耗。

轻负载效率障碍1:开关相关的功率损耗

在大电流应用中，通常选择低R(DS(ON))的mosfet，以尽量减少满负荷时的导通损耗。然而，在轻负载下，这些mosfet的高栅极电荷和寄生电容通常会导致与栅极驱动和开关相关的显着功率损失。此外，电感器的核心损耗在轻负载下占电感器总功率损耗的主导地位。由于开关损耗、栅极驱动损耗和电感铁芯损耗不随负载电流而降低，因此轻负载效率受到影响。

轻负载效率障碍2:循环电流

在多相同步降压变换器中，由于同步整流，每个同步降压级的电感电流在轻负载时允许反转。在实际的多相设计中，由于感测电阻的容差和控制器内并联通道之间的轻微失配，总是存在电流共享误差。并联级之间的任何电流共享错误都会引入循环电流，从而导致额外的功率损失。例如，如图1所示，如果两个并联通道之间的电流差为2A (I(ER)=1A)，则在空载条件下，一个通道(通道1)将输出1A，另一个通道(通道2)将接收1A。由于这个1A电流在两个通道之间循环，而不是流向输出，这个电流引入了不必要的功率损失。因此，为了提高多相变换器的轻载效率，必须尽量减小循环电流。

解决方法:阶段脱落操作

一个简单的解决方案是在电感电流开始反转时关闭底部场效应管。这在大多数LTC控制器中被称为脉冲跳变。这种方案大大减少了反向电流。然而，电感电流过零的精确检测和底部场效应管的立即关断是很难实现的。一种更有效的方案，在新的三相控制器中实现，是阶段脱落技术。在轻负荷时，控制器自动关闭除一个通道外的所有通道。该方案完全消除了循环电流和相关的功率损耗。此外，级脱落消除了栅极驱动损耗、MOSFET开关损耗和未使用通道的电感磁芯损耗。因此，阶段脱落技术在轻负载下显著降低了传导损耗和开关损耗，从而在轻负载下获得了更高的效率。由于控制器保持原有的调节回路，所以阶段脱落对输出调节精度没有影响。

突发模式操作最大限度地减少障碍3:IC偏置损失

为了进一步减少IC的偏置损耗和空载条件下的开关损耗，可以通过在FCB引脚上施加0.6V和(V(CC) - 1V)之间的电压来启用突发模式操作。

三相，高效率65A VRM9。x Pentium 4 CPU电源

图2显示了一个三相VRM9。Pentium 4 CPU的x电源。它使用LTC3732驱动9个小型PowerPak SO-8 mosfet，输出电流为65A。为了提供更高的输出电流，只需使用更低R(DS(ON))的mosfet和更高额定电流的电感。R(A)和R(B)实现无损有源电压定位(AVP)技术，以最小化输出电容尺寸。有关AVP的更详细的技术信息，请参阅LTC1736数据表或设计方案224。图3显示了不同负载条件下的实测效率。在这种情况下，输入为12V，输出电压为1.5V，开关频率为220kHz。测量了阶段脱落操作和常规多相操作(所有通道都打开)的效率。如图所示，在轻负荷(≤10A)下，阶段脱落操作显著提高了效率。在满负荷的1% (0.6A)时，阶段脱落操作将效率提高25%以上。图4显示了30A负载阶跃的负载瞬态响应波形。当输出10个posaps (330μF/2.5V, 12毫欧 ESR)时，输出电压变化约为70mV(P-P)。本设计AVP荷载线斜率为0.9毫欧。

用于移动Northwood cpu的三相IMVP3兼容电源

图5显示了用于移动Northwood CPU的IMVP3电源。它使用LTC3730驱动六个小型PowerPak SO-8 mosfet，输出电流高达45A。与前面的示例一样，R(A)和R(B)实现AVP以最小化输出电容尺寸。IMVP3规格除了5个VID位外，还需要3个数字信号来设置不同工作模式下的输出电压:电池优化模式(BOM)、性能优化模式(POM)、深度睡眠模式(DPSLP)和深度睡眠模式(DRPSLPVR)。在BOM, DPSLP和DPRSLPVR模式下，输出电压降低以节省电池能量。

图6显示了性能模式和深度睡眠模式下的测量效率，其中输入为15V，开关频率为250kHz。在3A至45A的负载范围内，在1.3V输出时，性能模式的效率超过82%。在深度睡眠模式下，我们测量了阶段脱落操作和常规多相操作的效率。阶段脱落操作在深度睡眠模式下显著提高效率:在5A电流下提高约10%。这相当于节省了0.7W的功率损耗。在笔记本应用程序中，空闲时间约占运行时间的70%，这种深度睡眠模式下的省电可以使电池运行时间延长4%(假设电池运行时间为53wh，电池运行时间为4小时)。

多功能LTC3731电源高达200A电流，12相操作

LTC3731有一个CLKOUT引脚，根据PHASMD引脚的电压水平产生30度或60度时钟输出(参考TG1上升沿)。因此，可以将多个ltc3731串在一起以产生6相或12相操作。由于电压反馈回路的误差放大器是一个g(m)放大器，因此可以并联ltc3731的g(m)放大器，从而创建一个具有等效增益(g(m)·n)的通用误差放大器，其中n为并联的ltc3731的数量。图7显示了6相和12相电路的框图。图8显示了图7中所示的其中一个三相模块的详细原理图。每个三相块可承受65A负载电流。

结论

基于LTC3730, LTC3731和LTC3732的三相电源可以在宽负载范围内提供高效率。阶段脱落操作显着提高了轻负载时的效率，使该控制器系列对于电池供电的应用特别有吸引力，因为提高了轻负载效率可以增加电池运行时间。该系列还包括使电源更小、更坚固的功能，包括过流关断和过压保护。

奔腾是英特尔公司的注册商标