FPGA的60W~72W高密度電源的電氣性能、熱性能及布局設(shè)計(jì)之深入分析

　　圖 2 示出了一款由 4 個(gè)并聯(lián) LTM4601 組成的穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器可提供一個(gè) 48A (4 x 12A) 輸出。這幾個(gè)穩(wěn)壓器是同步的，但相互之間異相 90° 運(yùn)作，從而通過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(jí)空間。

　　同步和移相通過 LTC6902 振蕩器來實(shí)現(xiàn)，該振蕩器提供了 4 個(gè)時(shí)鐘輸出，各移相 90° (對(duì)于兩相或三相關(guān)系，可通過一個(gè)電阻器來調(diào)節(jié) LTC6902)。通過使µModule 穩(wěn)壓器異相運(yùn)作，可使峰值輸入和輸出電流減小大約 20% (取決于占空比，請(qǐng)參見 LTM4601 的產(chǎn)品手冊(cè))。峰值輸入和輸出電流的這種減小又降低了對(duì)于輸入和輸出電容器的要求。時(shí)鐘信號(hào)充當(dāng) 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(yùn)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(dāng)在 PLLIN 引腳上檢測(cè)到一個(gè)至少 400ns 持續(xù)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(wěn)壓器的開關(guān)波形。

　　設(shè)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(shù)目。這是因?yàn)樵诓⒙?lián) LTM4601 時(shí)，上端 (內(nèi)部) 反饋電阻器的有效值將發(fā)生變化。LTM4601 的基準(zhǔn)電壓為 0.6V，而其內(nèi)部上端反饋電阻器阻值為 60.4kΩ，因此 VOUT、輸出電壓設(shè)定電阻器 (RFB) 和并聯(lián)模塊數(shù)目 (n) 之間的關(guān)系式為：

　　n 為并聯(lián)模塊的數(shù)目。

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