帶相位擴展器的VID控制器實現(xiàn)高精度、高效率的多相設計

FPGA、ASIC和處理器為高性能服務器、網(wǎng)絡和計算系統(tǒng)消耗的電流持續(xù)上升，100A或更高的負載電流正變得越來越普遍。同時，隨著電壓調(diào)節(jié)要求的更嚴格，芯片的工作電壓正在降至0.9V及以下。對于其中許多應用，可能需要通過VID（電壓識別）接口調(diào)整內(nèi)核電壓以獲得最佳性能。電源設計人員顯然面臨著一個重大挑戰(zhàn)，即要以較小的電路板空間滿足高效率和嚴格的輸出電壓調(diào)節(jié)要求。

滿足這些需求的一種方法是使用 LTC3877 和 LTC3874 芯片組。LTC?3877 是一款峰值電流模式、VID 控制的雙輸出同步降壓型控制器。相位 1 的輸出可通過一個 6 位并行 VID 接口在 0.6V 至 1.23V 范圍內(nèi)以 10mV 的增量進行編程。相位 2 提供 0.6V 至 5V 的輸出，由一個外部分壓器設定。這兩個相位可以并聯(lián)在一起，也可以與另一個 LTC3877 或一個 LTC3874 的相位并聯(lián)，以實現(xiàn)更高的輸出電流。

LTC?3874 是一款峰值電流模式相位擴展器芯片。它沒有誤差放大器，而是將其相電流調(diào)節(jié)至來自 LTC3877 主機的 ITH 信號。LTC3874 的優(yōu)雅設計減少了走線數(shù)量和電路板空間。LTC3877 采用 44 引腳、7mm × 7mm QFN 封裝;LTC3874 從控制器采用 28 引腳、4mm × 5mm QFN 封裝。

高精度、高效率的多相設計

圖 1 所示的 4 相降壓型轉換器采用 LTC3877 和 LTC3874 在一個 400kHz 開關頻率下提供 0.6V 至 1.23V 的 0.6V 至 1.23V 的 VID 控制輸出，最大負載電流為 120A。LTC3877 在整個溫度范圍內(nèi)為所有 VID 設定點提供了 ±1% 的總 DC 調(diào)節(jié)準確度。LTC3877 中的差分遠端采樣放大器負責檢測調(diào)節(jié)點處的輸出電壓，并補償 PCB 走線和接地層上的壓降。由于時鐘延遲較短，4 相操作可實現(xiàn)更低的輸出電壓紋波和更快的負載階躍響應。

高效率得益于兩個芯片的強柵極驅動器和短死區(qū)時間、MOSFET 選擇和亞 mΩ DCR 鐵氧體電感器。如圖2所示，1.2V輸出（120A負載）的滿載效率為88.8%。

亞 mΩ 直流電阻檢測

LTC3877 和 LTC3874 均采用一種專為亞 mΩ DCR 檢測而設計的專有 DCR 電流檢測架構，從而確保了對均流和電流限制的嚴格控制。圖3顯示了圖1所示4相轉換器的均流性能。使用的電感是Wurth 744301025（250nH），其DCR為0.32mΩ。相位之間的均流誤差小于1mV。

更多功能

LTC3877 和 LTC3874 均具有一個 250kHz 至 1MHz 的可鎖相頻率范圍和一個用于在不需要同步時設置內(nèi)部頻率的 FREQ 引腳。LTC3877 提供了三種輕負載操作模式：突發(fā)模式操作、強制連續(xù)模式和脈沖跳躍模式。LTC3874 在強制連續(xù)模式或脈沖跳躍模式下工作。?

LTC3877 的最短導通時間典型值為 40nsec，非常適合在 500kHz 至 1MHz 開關頻率下運作的高降壓型轉換器或小尺寸或高帶寬轉換器。LTC3874 的最小導通時間為 90nsec（典型值）。

LTC3877 的第 1 階段提供了 VID 控制。如果FPGA、ASIC或處理器未喚醒或不需要VID編程，則可以通過將VIDEN引腳拉低并使用差分放大器輸出端的分壓器設置輸出電壓來禁用VID部分。LTC3877 的兩個相位都具有用于精確控制輸出電壓的差分遠端檢測放大器。兩個芯片的輸入電壓范圍均為4.5V至38V。

LTC3877 的其他特性包括用于每個電源軌的 PGOOD 引腳、RUN 引腳和 TK/SS 引腳。LTC3874 具有自己的 RUN 引腳和故障引腳，用于快速響應故障情況。

結論

LTC3877 / LTC3874 芯片組為電源系統(tǒng)設計人員提供了一種高度準確、高效和穩(wěn)健的多相解決方案，用于為 FPGA、ASIC 和處理器供電的高電流電源軌。

審核編輯：郭婷