具可編程補償功能的高效率、高密度PSMμModule穩(wěn)壓器

FPGA開發(fā)板、以及原型設(shè)計、測試和測量應(yīng)用需要多功能高密度電源解決方案。LTM4678是一款具有數(shù)字電源系統(tǒng)管理(PSM)功能的16mm x 16mm小尺寸雙路25A或單路50AμModule^?穩(wěn)壓器。該器件具有：

·雙數(shù)字可調(diào)模擬環(huán)路和一個用于控制及監(jiān)控的數(shù)字接口。

·寬輸入電壓范圍：4.5V至16V

·寬輸出電壓范圍：0.5V至3.3V

·在整個溫度范圍內(nèi)具有±0.5%的最大DC輸出誤差

·±5%的電流回讀精度

·低于1mΩ DCR電流檢測

·集成輸入電流檢測放大器

·400kHz PMBus兼容型I2C串行接口

·支持高達(dá)125Hz的遠(yuǎn)端采樣輪詢速率

·一個集成式16位Σ-ΔADC

·恒定頻率電流模式控制

·具平衡均流能力可以并聯(lián)使用

·16mm×16mm×5.86mm CoP-BGA封裝

基于I2C的PMBus接口和可編程環(huán)路補償

LTM4678屬于ADI的電源系統(tǒng)管理(PSM)μModule系列，可通過一個PMBus/SMBus/I2C數(shù)字接口進(jìn)行配置和監(jiān)控?；赑C的LTpowerPlay^?工具可實現(xiàn)對電源電壓、電流、用電量、排序、裕度調(diào)節(jié)和故障記錄數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)控與控制。LTM4678是首款具有可編程環(huán)路補償功能(gm和RTH)的μModule穩(wěn)壓器，從而極大地縮短了設(shè)計時間，這是因為動態(tài)性能調(diào)優(yōu)無需反復(fù)構(gòu)建或修改PCB板。

用于實現(xiàn)熱性能改善、小尺寸和高功率密度的CoP-BGA封裝

采用耐熱性能增強型內(nèi)置組件級(CoP)BGA封裝，以16mm x 16mm的小尺寸PCB空間實現(xiàn)高功率LTC4678。電感器采用堆疊設(shè)計，并用作散熱器，以有效降低電路板溫度。

利用電流模式控制可輕松調(diào)至更高的電流

LTM4678采用峰值電流模式控制。逐周期監(jiān)視和控制電流。從而在多相并聯(lián)應(yīng)用中實現(xiàn)均流。

其他獨特的特性

·在高電流應(yīng)用中，遠(yuǎn)端雙輸出檢測可補償走線上的電壓降。

·溫度范圍內(nèi)最大±0.5%的DC輸出誤差提供了額外的調(diào)節(jié)裕量

·直接輸入電流檢測可測量精確的輸入電流和功率

·當(dāng)輸出電壓在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時，專用的PGOOD引腳為下游系統(tǒng)提供信號。

·在高VIN情況下，EXTVCC引腳可最大限度提高效率

雙輸出轉(zhuǎn)換器(1V/25A和1.8V/25A)

圖1顯示典型的5.75V至16V輸入、雙輸出解決方案。LTM4678的兩個通道以180°的相對相移運行，因而減小了輸入rms電流紋波和電容器尺寸。

圖1.1V/25A和1.8V/25A輸出(具有I2C串行控制和監(jiān)視接口)。

如圖2所示，在強制連續(xù)電流模式(CCM)中，總體解決方案效率為85.8%(1.0V/25A輸出)和90.4%(1.8V/25A)。

圖2.兩個輸出的效率。

圖3顯示LTM4678在VIN=12V、VOUT0=1.0V/25A、和VOUT1=1.8V/25A及200LFM下運行時的熱性能。熱點(CH1上的電感器)溫升為63°C，此時的環(huán)境溫度約為24°C。

圖3.雙輸出轉(zhuǎn)換器的熱性能。

多相(Polyphase)、單輸出高電流(12V至1V/250A)

LTM4678可配置為多相單輸出轉(zhuǎn)換器，以構(gòu)成較高電流解決方案。圖4顯示連接多個LTM4678的方框圖。若要提高輸出電流，只需添加額外的LTM4678，并將它們各自的VIN、VOUT、VOSNS+、VOSNS?、PGOOD、COMPa/b、RUN、FAULT、SYNC和GND引腳連接在一起。

圖4.顯示多相操作簡單性的方框圖。

圖5顯示并聯(lián)連接5個LTM4678時(10相)，每相所提供的電流。10相之間的最大電流差為0.75A(基于25A計算為3%)，代表了平衡的均流。

圖5.5個LTM4678器件之間的均流(10相并行)。

圖6顯示5個并聯(lián)LTM4678的熱像圖(在220A輸出和施加450LFM氣流的情況下)。5個μModule穩(wěn)壓器之間的最大溫差為10°C。圖7顯示了一款8相解決方案的完整原理圖。

圖6.多相轉(zhuǎn)換器的熱性

圖7.使用四個LTM4678的8相操作(產(chǎn)生1V/200A輸出)。

結(jié)論

LTM4678μModule是一款通用的高性能電源解決方案，占板面積小(16mm x 16mm)，可提供高效率和高功率。小尺寸和簡單易用的特點使LTM4678非常適合空間受限的設(shè)計，例如FPGA開發(fā)板。對于電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以及工業(yè)和計算機系統(tǒng)應(yīng)用中需要較高電流的場合，可并聯(lián)多個LTM4678以執(zhí)行多相操作。