電源提示：四相 1,200W 同步降壓的設(shè)計注意事項

在本文的第 1 部分中，我討論了交錯同步降壓的四個相位以最小化輸入/輸出電壓紋波并提高熱性能的必要性。您可以通過遵循一些關(guān)鍵布局指南來進一步提高熱性能，以確保功率在所有四個相位上均勻耗散。

所有四相必須具有完全相同的 LC 輸出濾波器；您應(yīng)該選擇這些濾波器以最大限度地減少直流電阻 (DCR)（電感器）和等效串聯(lián)電阻 (ESR)（電容器）損耗。LM5119將在四相之間均勻地共享電流，前提是控制器之間的共享跡線和反饋跡線均無噪聲。四個開關(guān)節(jié)點是板上噪聲最大的節(jié)點，必須避免噪聲耦合。您可以通過沿電路板邊緣布線對噪聲敏感的走線來實現(xiàn)這一點。圖 1 突出顯示了兩個 IC 的補償引腳如何使用沿電路板邊緣的內(nèi)部層（以黃色顯示）連接在一起。

圖 1：U1 和 U2 的 COMP 引腳在內(nèi)部層上連接在一起

圖 2 顯示了 V OUT走線沿電路板邊緣仔細布線以避免開關(guān)節(jié)點。如果可能，您應(yīng)該在與 COMP 引腳相同的內(nèi)部層上布線此走線，并用 GND 覆銅圍繞走線以確?？乖胄?。

圖 2：沿電路板邊緣布線的反饋跟蹤以避免嘈雜的開關(guān)節(jié)點

必須對功率級進行布局，以確保在包含足夠銅來承受功率要求的同時包含噪聲。確保輸入電容盡可能靠近高端 MOSFET 的漏極和低端 FET 的源極。這將最小化交換節(jié)點振鈴。接下來，最小化開關(guān)節(jié)點，使其僅與承載高電流所需的一樣大。將所有功率級組件保留在電路板的頂部，以將噪聲限制在一側(cè)，使其不會與其他層通信。

圖 3 顯示了汽車多相同步降壓電源模塊參考設(shè)計 ( PMP10979 ) 的一個階段的頂層功率級。功率流從底部開始，輸入電容 (C6, C7)，然后到高端和低端 FET (Q1, Q3)，然后是電感 (L1)，最后是輸出電容 (C17, C18) ）。

圖 3：功率級元件的頂層布局

我在這個設(shè)計中使用了四層，用 2 盎司的銅來確保良好的熱傳遞。客戶要求我只將組件安裝在電路板的頂部。為了進一步減小電路板尺寸，您可以將 IC 放置在底層，直接位于它們控制的兩個相位之下。這也將有助于減少反饋和 COMP 等關(guān)鍵軌跡的長度。頂層應(yīng)該有大部分 IC 信號，以及用于開關(guān)節(jié)點、輸入和輸出電壓以及 GND 的覆銅。僅將第二層保留為 GND，并運行多個過孔以快速有效地散發(fā)低側(cè) FET 熱量。為 V IN、 V OUT和任何其他 IC 信號保留第三層。第四層全部為GND。

交錯四相和優(yōu)化布局的總體好處是可以提高電源的效率。圖 4 顯示了PMP10979在各種輸入電壓下測得的高效率。

汽車和工業(yè)行業(yè)蓬勃發(fā)展，對非隔離式同步降壓器的需求變得更加激烈。使用多相設(shè)計以減少損耗也將減少零件數(shù)量、減小電路板尺寸并提供更好的熱性能。

圖 4：不同輸入電壓下PMP10979的效率