可擴展的多相解決方案提供前所未有的靈活性

　　新一代的幾千兆赫茲微處理器、存儲器組件及圖像卡也要求新的控制模式來(lái)驅動(dòng)。這些新的應用對電流的要求大大提高，在低電壓時(shí)需要更快的負載瞬態(tài)響應，用傳統的多相解決方案就變得低效和成本昂貴。要在相位、電流、頻率、效率、尺寸和成本之間達到最佳平衡就成為現今多相解決方案面臨的一個(gè)巨大挑戰。經(jīng)過(guò)不斷的努力，國際整流器公司的開(kāi)發(fā)人員設計了一種稱(chēng)作XPhase技術(shù)的多相解決方案。Xphase架構克服了目前固有結構中的缺點(diǎn)，把多相設計的簡(jiǎn)單性、擴展能力及性能提升到更高的水平，并提供了前所未有的靈活性。實(shí)際上，Xphase架構可在不同應用中隨意增加或減少直流-直流降壓變換器的任何相位，于提供高功率密度的同時(shí)也將電源設計工作的難度減到了最小，并確保分送到轉換器各相的電流精確共享。一種新穎的5線(xiàn)模擬總線(xiàn)通過(guò)省卻控制器和相位芯片間的點(diǎn)對點(diǎn)布線(xiàn)而縮短了彼此的互連，使寄生參數最小化，印刷電路板設計更簡(jiǎn)單。

　　實(shí)質(zhì)上，Xphase 架構是為了在相數、每相電流、開(kāi)關(guān)頻率、成本、尺寸和效率之間尋找最佳平衡而設計。當電壓小于1.35V而電流要求高至100A或以上時(shí)，對于傳統固定多相結構來(lái)說(shuō)難度就更高了。而且多相同步降壓變換器的相數需從2相增加到8相甚至更多，Xphase架構就能夠依照方案的要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的增減降壓變換器的任何相位，就能輕松的克服這種困難。

　　IR公司集成電路設計中心負責人George Schuellein說(shuō)道：“由于Xphase 架構具有擴展性，每增加一個(gè)相位能夠像填塞電路板方法，在使用更高速處理器時(shí)有更強的能力輸出電流”。他還說(shuō)道：“與其它架構不同的是，譬如能夠被配置成2相、3相或4相工作的4相控制器芯片，它并沒(méi)有閑置或多余的硅片。一個(gè)簡(jiǎn)單的專(zhuān)用總線(xiàn)設計簡(jiǎn)化了控制器件和相位芯片之間的連線(xiàn)，使印刷電路板設計更容易”。

可擴展的多相解決方案

　　Xphase 架構針對需要1相到16相或者更多相位的多相交錯降壓直流-直流變換器而設計，提供高度靈活性以實(shí)現快速設計。它包含一個(gè)控制芯片和一組可擴展的相位轉換器陣列，陣列中每個(gè)轉換器都使用單相芯片（圖1）?？刂菩酒?jīng)由一個(gè)新穎的5線(xiàn)模擬總線(xiàn)與任何相位芯片連接，提供全面的系統控制，此總線(xiàn)由偏置電壓、相位定時(shí)、平均電流、誤差放大器輸出及VID電壓組成。因而控制器件配備所有的單個(gè)轉換器電路，包括電壓辨別（VID）、脈寬調制（PWM）斜坡振蕩器、誤差放大器、偏置電壓、故障檢測和其它所需的功能，從而滿(mǎn)足負載線(xiàn)和瞬態(tài)響應的要求，并配合現今和未來(lái)微處理器以及非CPU的應用需求。而相位芯片配備了所有的單個(gè)相位電路，包括柵極驅動(dòng)器、PWM比較器和鎖存器、過(guò)壓保護、電流檢測和共享。

　　由于精確的電流共享對多相設計來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，所以Xphase架構引進(jìn)了無(wú)損平均電感電流檢測技術(shù)，能夠在較低成本下實(shí)現較高的精度。Xphase架構有別于其它技術(shù)，它不會(huì )因取樣、紋波和功率周期變異而產(chǎn)生誤差，并支持單周期瞬態(tài)響應。

圖1 Xphase架構

　　在控制方面，它使用前饋電壓模式控制，并配合經(jīng)改良的第三類(lèi)補償、后沿調制功能及自調電壓定位，因此控制器能夠自動(dòng)調配每相輸入電壓的變化，同時(shí)減小了負載瞬態(tài)期間的電壓變化，將重負載時(shí)的功率損耗降至最低。此外，控制器可以通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)被加以調整，獲得200ns甚至更快的環(huán)路響應。該器件經(jīng)過(guò)最優(yōu)化，可在低比值的VOUT/VIN時(shí)實(shí)現快速瞬態(tài)響應，在最小輸出電容的情況下達到令人滿(mǎn)意的負載瞬態(tài)響應，因此設定了一個(gè)負載線(xiàn)容許量的新標準。圖2給出了Xphase架構負載線(xiàn)容許量的蒙特卡洛分析（Monte Carlo Analysis），說(shuō)明了Xphase控制器具有