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高效多相转换器使用两个输入单输出的技术解决方案

来源:analog 发布时间:2023-07-19

摘要: 随着更多的功能集成到一个集成电路中,单个集成电路所消耗的功率很容易超过单个输入电源的能力。重新设计前端电源以增加电源的能力将需要时间和金钱。

介绍

随着更多的功能集成到一个集成电路中,单个集成电路所消耗的功率很容易超过单个输入电源的能力。重新设计前端电源以增加电源的能力将需要时间和金钱。另一种解决方案是使用几个可用的电源来获得所需的输出功率,从每个电源中提取总功率的一定百分比。LTC1929 PolyPhase 稳压器为这个问题提供了一个简单的解决方案。

设计细节

LTC1929是一个多相双,电流模式控制器。它能够驱动两个同步降压通道180度失相,以降低输出开关纹波电流和电压。一个降压级从12V输入接收其输入功率,另一个从5V输入接收其输入功率。在这个两相设计中,随着5V电路中电感电流的增大,12V电路中的电感电流减小。这导致一个较小的净纹波电流流入输出电容。由于在一个开关周期中有两个间隔发生纹波抵消,因此两相设计的输出纹波电压比单相设计的输出纹波电压小得多,并且可以使用更少的输出电容。电流模式操作提供固有的电流共享。

典型应用

PCI连接器的电流限制为5V电源为2A, 12V电源为1A。在这里显示的示例中,负载在2.8V时可以高达6A或16.8W。无论是5V还是12V电源都不能提供这种电源。因此,需要设计一种能够从两个电源汲取电流的电源,并且其从每个电源的最大输入电流不超过相应的最大限制。本设计展示了如何使用LTC1929多相控制器轻松实现这一目标。只需一个集成电路,两个双场效应管封装在SO-8和两个小型电感,就可以获得高效率,低噪声的电源。

完整的电源示意图如图1所示。由于每个降压电路最大只能提供约3.5A,因此可以使用双mosfet,如Fairchild FDS6990A。开关频率约为每通道300kHz,有效输出纹波频率为600kHz。两级电感均为7μH。该设计使用Sumida CEE125-7R0电感器,但任何电感值相似且额定电流为4A或更大的电感器都可以完成该工作。每个通道的电流检测电阻为0.007欧姆。


图1所示  原理图显示了5V和12V输入电源的高电流2.8V输出。

测试结果

图2显示了总体效率与负载电流的关系。对于大多数负载范围,效率在90%以上。图3显示了两个输入电流随负载电流变化的分布。5V和12V源的最大输入电流分别为1.66A和0.84A,远低于PCI连接器的电流限制。图4显示了电感纹波电流和输出纹波电压的波形。注意波纹消除现象。采用一个1500μF/6.3V铝电解电容,输出端峰对峰开关纹波电压仅为50mV(P-P)。如果两个降压电路同步,纹波电压将为70mV(P-P),几乎增加50%。


图2 测量效率。


图3 输入电流vs负载电流。


图4  纹波电流和电压波形(上走线:12V降压电感电流,1A/DIV;中间走线:5V降压电感电流1A/DIV;底部跟踪:输出纹波电压,50mV/DIV)。

结论

多相技术在不增加开关频率的情况下降低了输出纹波电压。在低输出电压应用中可以获得高效率。LTC1929多相控制器为多输入应用提供了一个小而低成本的解决方案。如果需要两个以上的输入,请使用LTC1629而不是LTC1929。多个ltc1629可以配置为3相、4相、6相甚至12相操作。

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