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设计说明1001:高效率,高密度电源提供200A无散热器

来源:analog 发布时间:2024-01-11

摘要: 即使电源电压下降,高速、大容量的数据处理系统对电力的需求也越来越大。

即使电源电压下降,高速、大容量的数据处理系统对电力的需求也越来越大。其结果是前所未有的高电流需求,增加了电源设计人员面临的挑战。用于高端服务器cpu的电源必须能够提供超过100A的电源,它们必须对快速负载瞬变做出快速响应,并且它们必须适合与上一代电源相同或更小的外形。

LTC3731三相控制器有助于满足所有这些需求。它是一款多相 电流模式控制器,可驱动三个同步降压转换器120°失相,每相频率高达600kHz。时钟输出和同步电路使设计6相或12相降压电源成为可能,用于非常大的电流应用。这种多相技术有效地减少了输入和输出电容的数量,提高了负载的瞬态响应。由于LTC3731的精确电流传感,电源热应力均匀分布在所有相位。精确的电流匹配也优化了输出电感和mosfet的尺寸。LTC3731CUH采用低轮廓5mm × 5mm QFN封装,带有外露地垫,可最大限度地降低热阻抗。

其他LTC3731功能包括输出电压的真正遥感,可调软启动,宽(4V至32V)输入电压范围,电路保护功能和两种可选择的轻载工作模式-阶段剥离 模式和突发模式 操作,以提高轻载效率。

12相,1.5V/200A电源

图1显示了使用四个LTC3731控制器的12相200A输出电源的框图。图2显示了一个基于ltc3731的单相电路模块的原理图。每个相位使用两个SO-8尺寸的mosfet来提供高达17A的输出电流。电源的总占地面积为6.5“× 1.65”,如图3所示。该电路也是低轮廓,包括电感在内的顶部为5mm。该电源在12V输入和1.5V/200A输出、450kHz相位开关频率下的效率优于82%。图4显示了从20A到200A的宽负载范围内的电源效率。


图1所示。12相LTC3731同步降压变换器框图。


图2。一个三相LTC3731模块的原理图。


图3。12相供电电源组件布局和占地面积。


图4。测量电源效率与输出电流。

图5显示了测量到的负载瞬态波形。负载电流步长为90A,转换速率为150A/µs。


图5。12相LTC3731电源负载瞬态响应测量。

输出电容的要求由输出电容网络的总ESR决定。输出端采用20个低规格的松下S.P.电容器(180µF/4V),负载瞬态时的最大输出电压变化在±65mV(P-P)范围内。在图2中,可选电阻R(A)和R(B)可用于实现有源电压定位(有源下垂),以进一步改善负载瞬态响应或减少输出电容的数量。有关有源电压定位的详细信息,请参阅线性技术公司设计说明10。

结论

LTC3731可用于创建3相,6相或12相电源,提供高电流,高密度解决方案,具有良好的效率和快速的瞬态响应。采用最先进的mosfet和电感,基于ltc3731的12相电源可提供250A。

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