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

　　在啟動(dòng)時(shí)，LTM4601 的軟起動(dòng)功能通過(guò)使輸出電壓緩慢上升至其標稱(chēng)值來(lái)防止產(chǎn)生大的浪涌電流。啟動(dòng)時(shí)間與 VOUT 和軟起動(dòng)電容器 (CSS) 之間的關(guān)系式為：

　　例如：在未進(jìn)行裕度調節的情況下，一個(gè) 0.1μF 的軟起動(dòng)電容器將產(chǎn)生一個(gè) 8ms (標稱(chēng)值) 的上升時(shí)間 (見(jiàn)圖 5)。

　　并聯(lián)穩壓器之間的均流在從啟動(dòng)至滿(mǎn)載的全過(guò)程中實(shí)現了良好的平衡。圖 6 示出了一個(gè)兩并聯(lián) LTM4601 系統的均勻分布輸出電流曲線(xiàn)，當每個(gè) LTM4601 均上升至 10A 的標稱(chēng)輸出電流時(shí)，該系統總共可提供 20A 的輸出電流。

　　總之，DC/DC µModule 穩壓器是獨立且完整的系統，其外形尺寸與 IC 芯片相當。扁平、高效率和均流能力造就了適合新一代數字系統的實(shí)用型高功率解決方案。憑借平衡的均流和平穩均勻的啟動(dòng)操作，在 48A 輸出電流條件下獲得了十分出色的熱性能。這款設計的簡(jiǎn)單易行最大限度地縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，同時(shí)節省了板級空間。

　　熱性能和布局

　　通過(guò)并聯(lián) 4 個(gè) DC/DC µModule 穩壓器提供 72W 功率

　　在本文的第一部分里，我們討論了一款針對四 FPGA 設計的緊湊和扁平的 48A、1.5V DC/DC 穩壓器解決方案。這種新方法采用了 4 個(gè)并聯(lián)的 DC/DC µModule 穩壓器 (見(jiàn)圖 1)，以增加輸出電流并實(shí)現各器件之間的均流。該解決方案所依靠的是這些 µModule 穩壓器之間的準確均流，以通過(guò)在一個(gè)狹小的表面積內均勻地散逸熱量來(lái)防止熱點(diǎn)的出現。每個(gè) DC/DC µModule 器件都是一個(gè)完整的電源，具有板上電感器、DC/DC 控制器、MOSFET、補償電路和輸入/輸出旁路電容器。µModule 穩壓器的占板面積僅為 15mm x 15mm，且高度僅為 2.8mm。這種扁平的外形可使空氣在整個(gè)電路上順暢地流動(dòng)，同時(shí)將熱量從電路去除 (圖 7~10)。此外，由于其高度很低，因此這款解決方案不會(huì )對周?chē)慕M件產(chǎn)生熱遮蔽，從而為實(shí)現整個(gè)系統的最佳熱性能提供了進(jìn)一步的幫助。