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)用通常依賴帶有外部 MOSFET 的控制器來提供完成工作所需的功率。轉(zhuǎn)換器——通過更簡單的布局和更少的材料清單 (BOM) 中的組件實現(xiàn)更簡單的設(shè)計，同時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有限。

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

MOSFET 和封裝技術(shù)的進步使 TI 能夠成功應(yīng)對這些挑戰(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。將其提升到一個新的水平，TI 提供了TPS546C23 SWIFT? 轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可以進行電流堆疊（參見圖 2）以提供高達 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，能夠在高頻下運行并輸出 35A 電流。兩個 TPS546C23器件可以并聯(lián)，以便產(chǎn)生高達 70A 的負載電流。通過針對少量功率級電流進行采樣實現(xiàn)電流感測，與器件溫度無關(guān)。集成 NexFET 功率級和優(yōu)化驅(qū)動器提供高頻低損耗開關(guān)功能，可實現(xiàn)超高密度電源解決方案。PMBus 接口通過 VOUT_COMMAND 啟用 AVS 功能，同時支持靈活轉(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 DC/DC 轉(zhuǎn)換器以獲得更高的負載電流。

處理高密度電源環(huán)境還會引發(fā)系統(tǒng)電源優(yōu)化問題以及對主動電源管理 (APM) 的需求。例如，1V OUT 30A POL 中10% 的電壓縮放可能會對封裝熱產(chǎn)生高達 0.5W 的影響！避免過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。為了實時正確管理電源（參見圖 3），監(jiān)控遙測參數(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。

圖 3：使用 PMBus 管理電源的 Fusion GUI。

從簡單的低功率電源發(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 70A 的高密度、高性能 POL。獲取更多信息并訂購評估板。