FPGA的60W~72W高密度電源的電氣性能、熱性能及布局設計之深入分析

　　圖 2 示出了一款由 4 個(gè)并聯(lián) LTM4601 組成的穩壓器，該穩壓器可提供一個(gè) 48A (4 x 12A) 輸出。這幾個(gè)穩壓器是同步的，但相互之間異相 90° 運作，從而通過(guò)抵消作用減小了輸入和輸出紋波電流 (圖 3)。紋波的衰減又降低了外部電容器的額定 RMS 電流及尺寸要求，因而進(jìn)一步縮減了解決方案的成本和板級空間。

　　同步和移相通過(guò) LTC6902 振蕩器來(lái)實(shí)現，該振蕩器提供了 4 個(gè)時(shí)鐘輸出，各移相 90° (對于兩相或三相關(guān)系，可通過(guò)一個(gè)電阻器來(lái)調節 LTC6902)。通過(guò)使µModule 穩壓器異相運作，可使峰值輸入和輸出電流減小大約 20% (取決于占空比，請參見(jiàn) LTM4601 的產(chǎn)品手冊)。峰值輸入和輸出電流的這種減小又降低了對于輸入和輸出電容器的要求。時(shí)鐘信號充當 4 個(gè) LTM4601 的 PLLIN (鎖相環(huán)輸入) 引腳的輸入。LTM4601 的鎖相環(huán)由一個(gè)鑒相器和一個(gè)壓控振蕩器組成，它們配合運作以鎖定于一個(gè)具 850kHz 頻率范圍的外部時(shí)鐘的上升沿。當在 PLLIN 引腳上檢測到一個(gè)至少 400ns 持續時(shí)間和 2V 幅度的脈沖時(shí)，鎖相環(huán)將被接通 (但它在器件啟動(dòng)期間被停用)。圖 3 示出了 4 個(gè)并聯(lián) LTM4601 µModule 穩壓器的開(kāi)關(guān)波形。

　　設定輸出電壓僅需一個(gè)電阻器。在并聯(lián)配置中，電阻器的阻值取決于所使用的 LTM4601 數目。這是因為在并聯(lián) LTM4601 時(shí)，上端 (內部) 反饋電阻器的有效值將發(fā)生變化。LTM4601 的基準電壓為 0.6V，而其內部上端反饋電阻器阻值為 60.4kΩ，因此 VOUT、輸出電壓設定電阻器 (RFB) 和并聯(lián)模塊數目 (n) 之間的關(guān)系式為：

　　n 為并聯(lián)模塊的數目。

　　圖 4 示出了該系統在高達 48A 的廣闊輸出電流范圍內所實(shí)現的高效率。此系統的工作性能令人難忘 —— 在寬廣的輸出電壓范圍內效率曲線(xiàn)未出現任何凹陷。