在计算和通信系统中，系统存储器的新标准是双数据速率(DDR)存储器。典型的DDR内存至少需要两个主电源:V(DD)和V(TT)，其中V(DD)为I/O供电，V(TT)为I/O终止供电。为了保证良好的信号质量和快速的数据速率，终端电源V(TT)必须始终跟踪V(DD)电源，V(TT) = V(DD)/2。由于终端电阻可以在任何方向上携带电流，因此V(TT)电源在跟踪V(DD)电源时必须能够同时提供源电流和吸收电流。用于PC应用的典型DDR终端电源需要2A到10A的电流。在服务器、大功率工作站或宽带网络设备应用中，DDR终端供电电流可能超过10A。在这些电流水平下，线性调节器不是一个可行的解决方案，因为它的巨大功率损失;同步降压转换器拓扑结构更合适。

考虑到这些DDR要求，线性技术公司开发了一系列新的终端/跟踪控制器，包括LTC3717, LTC3718和LTC3831。

两种基本设计方案

图1显示了终端电源的两种基本设计方案。在方案1中，V(TT)直接由V(DD)轨产生。虽然在低功率(10A) DDR应用中很流行，但该方案在高功率应用中有几个缺点:

• V(DD)电源的额定功率必须能够为V(TT)电路和DDR存储器的I/O电流要求提供足够的电流。这将导致更高的系统热应力，更高的解决方案成本(特别是对于V(DD)电源)和更低的系统功率转换效率。

• 由于V(TT)电源的输入纹波电流是脉动的(见图1)，V(DD)导轨上的输入帽必须具有高有效值电流能力和低阻抗，以最小化V(DD)导轨的开关噪声。这样的封顶大大增加了解决方案的规模和成本。

高功率DDR电源应用的更好解决方案是方案2，其中V(TT)由更高的输入电压源产生。由于V(DD)电源输出不需要支持V(TT)，因此整体功耗较低。其结果是一个更小，更便宜和更冷的电源设计。也不需要在V(DD)导轨上使用额外的盖子。当V(TT)输出接收电流时，V(TT)电路的输入源(V(DC))必须能够接收电流。希望这个V(TT)电路的输入电压源也可以作为V(DD)电源的输入源。因此，V(TT)电路的任何负输入电流都可以被V(DD)电源的正输入电流吸收。

设计的例子

新推出的LTC终端/跟踪控制器系列:LTC3717, LTC3718和LTC3831可应用于各种终端电源应用。在大电流DDR电源应用中，两个多功能LTC1629多相控制器可用于产生V(DD)和V(TT)。

高效率12A V(TT)电源，低输入电压(1.5V-5V)，快速瞬态响应

如果V(TT)由V(DD)(方案一)产生，目前为3.3V或2.5V，并有向1.8V或1.5V发展的趋势;或从单独的3.3V系统总线(方案2)，输入电源电压(<5V)可能不会完全打开逻辑级mosfet，这需要5V的偏置用于栅极驱动。如果5V电源不可用，LTC3718有一个集成升压开关来提供一个。图2(a)显示了使用LTC3718的电源的完整原理图。

LTC3718是一款No RSENSETM电流模式同步降压控制器，通过底部FET的R(DS(ON))感测工作电流，消除了感测电阻和相关的功率损耗。这提高了效率和负载瞬态响应。集成的1.2MHz升压开关产生5V输出，以有效地驱动功率mosfet。集成升压开关的输入可以低至1.5V，从而可以在1.5V和5V之间的任何输入下操作该电路。V(DD)电源作为参考，通过内部等R值电阻分压器作用于反馈误差放大器的正输入端。有了这个内部分压器，0.65%的调节精度是可能的，没有任何额外的外部精密电阻。如图2b所示，仅使用两个小型的PowerPak SO-8 mosfet，开关频率为300kHz，在2.5V输入和1.25V 12A输出时，效率优于85%。

高效率10A V(TT)电源，宽输入电压范围(5V-24V)和快速瞬态响应

如果输入电压范围在5V和24V之间，LTC3717提供了性能和成本之间的最佳折衷。图3a显示了使用LTC3717的2.5V V(DD)， 1.25V V(TT)应用的10A设计。如果5V偏置已经可用于MOSFET驱动器，则该设计也可用于输入电压小于5V的应用。

LTC3717类似于LTC3718，除了它不包括升压开关。当V(CC)引脚上施加超过5V时，片上LDO产生足够的电流来驱动逻辑级mosfet。本设计仅使用两个SO-8功率场效应管提供±10A的输出电流。为了提供更高的输出电流，使用更高额定电流的电感和并联更多的mosfet。在250 KHz开关频率下，该电路在1.25V/10A输出时效率为84%。

LTC3717的一个独特之处在于主控制器实现恒定导通架构，导通时间由输入电压和R(ON)编程。该方案使开关频率相当恒定，但可编程，同时保持极快的负载瞬态响应，如图3c所示。只有两个SP帽(270µF/2V)，在10A负载步进下，V(TT)变化约为±60mV。60mV的变化主要来自负载阶跃电流在输出电容的ESR上下降的电压。图3d显示了V(TT)的电压跟踪V(DD)电压的变化。

LTC3717控制器还具有小于100ns的最小导通时间，可在非常高的开关频率下实现高降压比应用。例如，输入电压为20V，输出电压为0.75V，则最小导通时间为200ns的控制器的开关频率不能高于188KHz。相比之下，LTC3717电路可以在两倍的开关频率下工作，即375KHz，从而显着减小了电感和电容器的尺寸。这种电路对需要高V(TT)电流和高输入电压的系统特别有吸引力。

高效率8A V(TT)电源与3V-7V输入

如果输入电压在3V到7V之间，LTC3831EGN为V(TT)电源提供了另一种经济有效的解决方案。LTC3831EGN是一种电压模式控制器，通过检测顶部MOSFET导通时的R(DS(ON))来实现过流保护。过流限制可通过图4a中的电阻R4进行编程。与LTC3718和LTC3717一样，LTC3831集成了精密电阻分压器，确保V(TT)始终等于V(DD)/2。本设计示例仅使用两个SO-8封装的子逻辑级mosfet (Si9426)，在3.3V输入，1.25V/8A输出时提供优于80%的效率。使用更低R(DS(ON))的mosfet可以实现更高的电流或效率。

2相30A V(TT)电源，宽5V-14V输入范围

在具有大型DDR存储库的应用中，V(TT)电源电流可能超过20A。多相技术变得更可取，因为它大大减少了输入和输出电容器的尺寸。图5显示了使用LTC1629的30A设计示例，LTC1629是一种多相电流模式同步降压控制器。通过将LTC1629的AMPMD引脚连接到INTV(CC)上，我们可以将内部差分放大器转换为真正的运放，从而能够跟踪V(DD)/2的输出。通过R(A1) -R (A8)在两个电流检测回路中添加20mV偏置，以实现下沉电流能力。该电路仅使用6个SO-8场效应管，在5V输入，1.25V/30A输出时效率为83%。通过使用额定电压更高的输入电容器，同样的设计可以扩展到更高的输入电压。如表1所示，两相技术比传统的单相技术减少了40%的总输入电容。输出纹波电流的减小也有助于实现更好的负载瞬态响应。

结论

DDR终端电源的最佳电路拓扑是一个同步降压转换器，它可以在输入和吸收负载电流的同时跟踪参考输入电压。线性技术公司的同步降压控制器系列-包括LTC3717, LTC3718, LTC3831和LTC1629 -提供该功能以及旨在改善DDR终端电源的其他功能。表2根据输入电压范围和最大输出电流对本文提出的四种DDR端接电源设计进行了总结。这些设计也可用于QDR(四倍数据速率)应用。