使用 PowerStack 封裝堆疊電流以獲得更高功率的 POL

電壓調(diào)節(jié)器，尤其是帶有集成 MOSFET 的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，已經(jīng)從簡(jiǎn)單的、由輸入電壓、輸出電壓和電流定義的低功率電源發(fā)展到現(xiàn)在能夠提供更高的功率、監(jiān)控它們運(yùn)行的環(huán)境和適應(yīng)因此。

從歷史上看，需要大于 10-15A 電流的應(yīng)用通常依賴(lài)帶有外部 MOSFET 的控制器來(lái)提供完成工作所需的功率。轉(zhuǎn)換器——通過(guò)更簡(jiǎn)單的布局和更少的材料清單 (BOM) 中的組件實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，同時(shí)還提供具有高可靠性的高密度解決方案——它們可以提供的功率量相對(duì)有限。

網(wǎng)絡(luò)路由器、交換機(jī)、企業(yè)服務(wù)器和嵌入式工業(yè)系統(tǒng)等應(yīng)用越來(lái)越耗電，其負(fù)載點(diǎn) (POL) 需要 30A、40A、60A 或更高的電流。當(dāng)容納控制器和外部 MOSFET 時(shí)，這些應(yīng)用的電路板空間非常有限。

MOSFET 和封裝技術(shù)的進(jìn)步使 TI 能夠成功應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。TI 的 2.x NexFET? 功率 MOSFET等新一代 MOSFET在給定的硅面積中提供更低的電阻率 (R DS(on) )，以實(shí)現(xiàn)更高的電流能力。我們的PowerStack? 封裝技術(shù)將集成電路 (IC) 和 MOSFET 堆疊在一起（見(jiàn)圖 1），以提供能夠提供每相 35A-40A 的轉(zhuǎn)換器。將其提升到一個(gè)新的水平，TI 提供了TPS546C23 SWIFT? 轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以進(jìn)行電流堆疊（參見(jiàn)圖 2）以提供高達(dá) 70A 的 POL。

TPS546C23器件是采用 5mm × 7mm 封裝且符合 PMBus 1.3 規(guī)范的非隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，集成了 FET，能夠在高頻下運(yùn)行并輸出 35A 電流。兩個(gè) TPS546C23器件可以并聯(lián)，以便產(chǎn)生高達(dá) 70A 的負(fù)載電流。通過(guò)針對(duì)少量功率級(jí)電流進(jìn)行采樣實(shí)現(xiàn)電流感測(cè)，與器件溫度無(wú)關(guān)。集成 NexFET 功率級(jí)和優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器提供高頻低損耗開(kāi)關(guān)功能，可實(shí)現(xiàn)超高密度電源解決方案。PMBus 接口通過(guò) VOUT_COMMAND 啟用 AVS 功能，同時(shí)支持靈活轉(zhuǎn)換器配置以及關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控功能（包括輸出電壓、電流和內(nèi)部芯片溫度監(jiān)控）。對(duì)故障條件的響應(yīng)可設(shè)為重啟、鎖存或忽略，具體取決于系統(tǒng)要求。

圖 1：用于高密度的 PowerStack 封裝。

圖 2：堆疊兩個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器以獲得更高的負(fù)載電流。

處理高密度電源環(huán)境還會(huì)引發(fā)系統(tǒng)電源優(yōu)化問(wèn)題以及對(duì)主動(dòng)電源管理 (APM) 的需求。例如，1V OUT 30A POL 中10% 的電壓縮放可能會(huì)對(duì)封裝熱產(chǎn)生高達(dá) 0.5W 的影響！避免過(guò)熱以保持在安全操作區(qū) (SOA) 內(nèi)并且不影響系統(tǒng)可靠性非常重要。為了實(shí)時(shí)正確管理電源（參見(jiàn)圖 3），監(jiān)控遙測(cè)參數(shù)（例如電流、電壓和溫度）至關(guān)重要。TI 帶有 PMBus 的 TPS546C23 轉(zhuǎn)換器支持遙測(cè)。

圖 3：使用 PMBus 管理電源的 Fusion GUI。

從簡(jiǎn)單的低功率電源發(fā)展到今天的帶有集成 MOSFET 的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，電壓調(diào)節(jié)器已經(jīng)發(fā)展到可以提供更高的功率，并且可以監(jiān)控和適應(yīng)環(huán)境?，F(xiàn)在我們可以輕松監(jiān)控、管理和堆疊 TI 的 TPS546C23 PowerStack 轉(zhuǎn)換器，以提供高達(dá) 70A 的高密度、高性能 POL。獲取更多信息并訂購(gòu)評(píng)估板。