電源提示：四相 1.2 kW 設(shè)計可在更高電流下實現(xiàn)高效率

為了應(yīng)對工業(yè)和汽車行業(yè)日益嚴(yán)格的電源要求，多相設(shè)計是當(dāng)今工程師的熱門選擇。對于超過 25A 的電流要求，越來越多的設(shè)計人員選擇多相方法，因為它們具有關(guān)鍵優(yōu)勢。與單相設(shè)計相比，多相提供更低的輸出紋波電壓，以及更好的瞬態(tài)性能和更好的熱性能，從而提高整體效率。

為了在同步降壓轉(zhuǎn)換器中實現(xiàn)這些關(guān)鍵優(yōu)勢，設(shè)計人員必須交錯相位。盡管存在許多交錯雙相的集成電路 (IC)，但當(dāng)需要多于兩個相時就會出現(xiàn)挑戰(zhàn)。在此PMP10979參考設(shè)計中，兩個雙相同步降壓控制器并聯(lián)連接以實現(xiàn)四相設(shè)計。圖 1 和圖 2 展示了PMP10979如何在24V 輸入電壓下提供 95A (1282W) 的 13.5V 電壓。

圖 1：PMP10979的第 1 階段和第 2 階段

圖 2：第 3 階段和第 4 階段以及PMP10979

為了最大限度地發(fā)揮這種四相設(shè)計的優(yōu)勢（減少輸入/輸出紋波電流，從而減少電感器/場效應(yīng)晶體管 [FET] 上的應(yīng)力），您需要將相位分開 90 度。LM5119降壓控制器的內(nèi)部振蕩器確保每個雙相設(shè)計以 180 度異相運行。為確保四個相位之間的 90 度相移，必須向兩個 IC 提供同步的外部時鐘信號。這可以通過使用 555 定時器和逆變器輕松實現(xiàn)，如圖 3 所示。定時器將以LM5119控制器和逆變器之一的開關(guān)頻率的兩倍輸出占空比為 50% 的方波。逆變器的輸出將被路由到另一個 IC。

圖 3：用于 90 度相移的外部時鐘電路

這確保了隨著方波的每個上升沿，IC 都會觸發(fā)一個開關(guān)周期，從而產(chǎn)生相位 1、相位 3、相位 2 和相位 4 的相序，全部偏移 90 度。如果您調(diào)整設(shè)計的輸入電壓以產(chǎn)生 50% 的占空比，則 90 度相移變得明顯，如圖 4 所示。

圖 4：顯示 90 度相移的 4 個相位的開關(guān)節(jié)點波形

將每相的開關(guān)頻率保持在 200 kHz 以下將確保高側(cè) FET 中的開關(guān)損耗降至最低。此外，將電流分成四相可減少低側(cè) FET 中的傳導(dǎo)損耗。熱性能得到進一步改善，因為總功耗現(xiàn)在由許多較小的組件共享，如圖 5 所示。

圖 5：1,280W 輸出時的熱性能 ( PMP10979 )

設(shè)計器件：

LM5119Q 器件是一款雙路同步降壓控制器，適用于 高壓 電源或變化范圍較大的輸入電源的降壓穩(wěn)壓器應(yīng)用。此控制方法基于采用仿真電流斜坡的電流模式控制。電流模式控制可提供內(nèi)部線路前饋、逐周期電流限制和簡化的環(huán)路補償。通過使用仿真電流斜坡可降低脈寬調(diào)制電路的噪聲靈敏度，從而對高輸入電壓應(yīng)用中所需的極小占空比進行可靠 控制。開關(guān)頻率可設(shè)定在 50kHz 至 750kHz 范圍內(nèi)。LM5119Q 器件可驅(qū)動支持自適應(yīng)死區(qū)時間控制的外部高側(cè)和低側(cè) NMOS 功率開關(guān)。用戶可選二極管仿真模式可實現(xiàn)斷續(xù)模式運行，從而提高輕負(fù)載條件下的效率。憑借高壓偏置穩(wěn)壓器以及自動切換至外部偏置的功能，可以進一步提高效率。其他 功能 包括：熱關(guān)斷、頻率同步、逐周期和斷續(xù)模式電流限制以及可調(diào)節(jié)線路欠壓鎖定。該器件采用功耗增強型 32 引腳無引線 WQFN 封裝，并且配有利于散熱的外露芯片連接焊盤。

LMC555 器件是業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) 555 系列通用計時器的 CMOS 版本。除了標(biāo)準(zhǔn)封裝（SOIC、VSSSOP 和 PDIP）外，LMC555 還有采用 TI DSBGA 封裝技術(shù)的芯片尺寸封裝（8 凸點 DSBGA 封裝）。LMC555 具有與 LM555 相同的產(chǎn)生精確時延和頻率的能力，但功耗和電源電流尖峰要低得多。在一次性模式下，時延由單個外部電阻器和電容器精確控制。在非穩(wěn)態(tài)模式下，振蕩頻率和占空比由兩個外部電阻器和一個電容器精確設(shè)置。TI LMCMOS 工藝的運用擴展了頻率范圍和低電源能力。