用于高效率性能系统的直流电压架构分析
下面由顶源小编给大家带来：高效率性能系统使用直流电压架构
由于消费者与工业上的需要不断前进，业界火急需前进速度功用和下降功耗，因此促进数字组件的工作电压不断下降。在许多场合中，此类系统内部的大多数组件所需的最大输入电压现在仅为3.3V。在这种情况下，能够对传统的5V或12V基地电压轨进行旁路，并将24VDC或48VDC背板分配电压直接改换为一个 3.3V的两用总线和电源轨。许多高功率DC/DC砖式模块供货商 (例如：顶源 toppower 和 TDK-Lambda 公司) 现已认识到这一展开趋势，他们经过大幅前进其在高降压比操作中的功用轻松地结束了92%的功率方针。运用该3.3V基地总线，后续的负载点稳压器可发作更低的电压 (即：2.5V、1.2V、1.0V 等)，以用于给电源存储器、ASIC/FPGA内核及高速I/O等等供电。从基地总线进行直接改换可供应另一项优势，便是能够减少打印电路板(PCB)中用于结束电源轨至负载布线所需的铜箔层数。以一块具有一个仅用作基地总线的5V电压轨的PCB为例，它包括两个用于支持3.3V和1.8V电压轨的DC/DC改换器。选用一根3.3V基地总线和单个3.3V至1.2V改换器从头方案的相同电路板将很有也许具有较少的铜箔层(3个电压轨现减为 2个)。在电路板上最终构成的整体处理方案其标准是极具吸引力的，一同免除了将5V电位传送至PCB的某个无缺有些的需要。在PCB的制造过程中尽也许减少铜箔层数的选项具有下降本钱与节约资料的潜力，并有望改仁爱率及可靠性。
我们不难发现选用传统的降压型处理方案有着许多的疑问，由于开关稳压器或开关操控器需要一个大约5V的最小输入电压或偏置电压，用于驱动N沟道功率MOSFET。在电流传导期间，需要运用该最小电压将功率MOSFET驱动至低导通电阻区域。对于改善工作功率 (分外是在网络及存储系统中常常遇到的大电流条件下) 的极力而言，导通电阻的任何增加都是晦气的。对那些经过将基地轨电压降至最低的组件输入电源电压 (比方3.3V) 以设法前进工作功率和下降出产本钱的系统来说，所面对的应战是怎样最好地支持电流耗费通常仅为50mA~100mA的偏置电源 —— 增设一个5V输出高电压降压型稳压器;增设一个升压型改换器 (从3.3V)；或许继续运用现有的5V基地总线。在组件数目、方案工作量、PCB复杂性、可靠性、本钱及工作功率方面，上述的选择方案均需要采用一些令人不快的折衷方法。
如果有一种十分好的替代处理方案，那就能够前进相应的功率和功用，这儿我们提出一种能够运用的处理方案。这便是LTM4611降压型μModule稳压器。该器件隶属于一个新的DC/DC改换器系列，是从传统型开关电源处理处理方案展开而来，几乎将开关改换器的悉数组件 (包括电感器) 都集成到了一个紧凑的外表贴装型封装傍边。LTM4611电源模块选用1.5V至5.5V的单工作输入电压轨，并将其降压为一个低至0.8V的输出电压，且可供应高达15A的输出电流。完全内置于一个LGA封装以内的自生成偏置电源可支持从单个低电压电源来运作。从功率的观点来证实传统三级降压架构的合理性是十分扎手的，由于分配电压轨与负载之间的每个降压级的功率都有必要远远高于两级处理方案。对于不断增加的产品而言，比较于下降重负载时的功率损耗，减少轻负载时的功率损耗具有平等的主要性 —— 假如不说更主要的话。子系统被方案成尽也许长地工作于较低功耗的待机或睡觉情况 (旨在节能)，并只在需要时分罗致峰值功率 (满负载)。LTM4611支持脉冲跳跃方式和突发方式(Burst Mode)操作，与连续导通方式比较，其在低于3A负载电流条件下的功率水平有了大起伏的前进。
它的出处优势为能够为多个电源的均流以供应60A或更大的输出电流，这对于需要供应高达60A输出的电源轨，可支持多达4个LTM4611 μModule稳压器的均流。电流方式操控使得模块的均流分外可靠且易于结束，一同在发起、瞬变及稳态操作情况下甚至能够保证模块之间的均流。比较之下，许多电压方式模块则是经过选用主-从配备或“压降均分 (droop-sharing)”(也被称为“负载线路均分”) 来结束均流。在发起和瞬态负载条件下，主-从方式简单遭受过流跳变，而压降均分则会致使负载调度方针下降，且在瞬态负载阶跃期间几乎无法保证优异的模块至模块电流匹配。LTM4611通常可在无负载至满负载范围内供应优于0.2%的负载调度——在-40℃至125℃的悉数内部模块温度范围内则可达0.5% (最大值)。
然后他能够使负载上的稳压愈加准确，由于高电流低电压FPGA、ASIC、微处理器 (μP) 等常常需要在封装端子(例如：VDD 和 DGND 引脚)上供应经过准确调度的极端准确的电压 —— 标称VOUT的±3%(或十分好)。在如此高的电流水陡峭低电压电平下，PCB 走线中的阻性分配损耗有也许对负载上的电压发作影响。为了满意对于低输出电压的这一严峻的稳压恳求，LTM4611 供应了一个单位增益差分放大器，用于在电压低于或等于3.7V的情况下在负载端子上进行远端采样。该器件的LGA封装答应从顶部和底部丢失热量，因此便于运用金属底盘或BGA散热器。不论有没有冷却气流，这种封装的外形均有利于结束出色的热耗散。如前文所述，在1.8V的低输入电压条件下，为了以满意的起伏驱动栅极以使功率MOSFET完全饱满，不具备偏置电源的传统型电源IC处理方案将会十分费力。因此，其热功用将低于LTM4611所能供应的水平，这是由于后者具有内部微功率偏置发作器。
当然它的另一种优势一定少不了具有细巧面积的这点，这使得我们在进行电路方案的时分缩减了占板面积。LTM4611内置于一种耐热功用增强型LGA(焊盘网格阵列) 封装，具有细巧的焊盘图形 (仅15mmx15mm)和实习体积(高度仅为4.32mm——占用的空间只要戋戋1cm3)，可供应有目共睹的功率。除了高功率以外，在给定的输入电压条件下，LTM4611的功耗曲线相对平坦，从而使LTM4611的热方案以及在后续产品中的重复运用变得简单易行 —— 即便在基地总线电压由于IC芯片不断减小而日益下降的情况之下也不破例。凌力尔特公司的μModule稳压器 (比方：LTM4611) 按照与产品序列中的其他封装集成电路相同严峻的规范进行查验。在向群众发布之前，产品有必要顺利地经过一系列的查验，例如：依据JEDEC规范进行的工作寿数查验、+85℃/85% 温度-湿度偏置、温度循环、机械冲击、振荡等等。这种原则使工程师们具有了十足的决心：这些高集成度处理方案完全能够供应堪与传统开关改换器相媲美的可靠性，而后者却需要具有许多相关联的外部组件，有必要由收买、制造和质量有些进行购置、装置和查验。
能够说我们不难发现不断增加的超级电容被用作短时供电电源，以对电池后备系统供应弥补。 由于超级电容器的最大充电电压仅为2.3V至2.7V，因此，运用高功率的低输入电压降压型改换器能够最大极限地增加系统准备时间，以在主电源从头接通以后结束快速系统恢复。DC/DC砖型模块供货商正在推出能够以很高的功率直接将分配电压轨(24V 或48V)降压至一个低于5V的输出电压之新式器件。完全为了有用工作传统开关改换器而发作一个5V偏置电压轨的做法会增加不希望的本钱、功耗、复杂性或组件。LTM4611内置于单个LGA封装 (许多其他的集成电路都选用这种封装) 傍边，其在悉数输入电压范围内坚持了高功率和上佳的热功用。LTM4611是一款简练和高度可靠的降压型稳压器，可轻松习气那些需要从低至1.5V的输入电压供应高输出电流的负载点运用，并下降了选用 “额定”电压轨的必要性,http://www.gztoppower.com模块电源.
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