DN225:低成本、高效率42A DC/DC转换器

引言

LTC1709-8/LTC1709-9是双通道、电流模式、两相控制器，可错相驱动两个同步降压级。这种架构减少了输入和输出电容数量，同时无需提高开关频率。相对较低的开关频率和集成的大电流MOSFET驱动器，有助于在低电压、大电流应用中获得高功率转换效率。由于输出纹波电流得以抵消，应用可以使用较低的电感值，从而实现更快的负载瞬态响应。除以上特性外，它还有5位VID可编程衰减器，因此特别适合CPU电源应用。有两张VID 表可用，以符合VRM8.4 (LTC1709-8)和VRM9.0 (LTC1709-9)规范。

设计示例

图1显示了AMD Athlon微处理器的42A电源原理图。其中仅使用一个IC、八个小型SO-8 MOSFET和两个1μH薄型表贴电感，在5V输入和1.6V/42A输出下，效率可达86%。在 3A至42A的负载范围内，效率可维持在85%以上，如图2所示。

由于输入电压较低，底部MOSFET的体二极管的反向恢复损耗并不显著。在此应用中，不需要肖特基二极管与底部MOSFET并联。

表1比较了单相和两相配置的输入和输出纹波电流。与单相设计相比，两相转换器将输入纹波电流降低50%，输出纹波电流降低75%。因此，输入和输出电容的使用数量大幅减少。

图3显示了测得的负载瞬态波形。负载电流在2A至42A之间变化，压摆率约为30A/µs。输出电容要求主要取决于输出电容网络的总ESR。为了满足此要求，输出端需要六个低成本铝电解电容（Rubycon，1500μF/6.3V）。负载瞬变期间的最大输出电压变化小于200mVP-P。本设计采用有源电压定位来减少输出电容的数量（有关有源电压定位的详细信息，请参阅设计方案10）。R4和R6提供所需的负载调整，且效率无损失。如果使用OS-CON电容，则四个1200μF/2.5V (2R51200M)电容即足够。

结语

基于LTC1709的低电压、大电流电源兼具高效率与小尺寸的优势。输入和输出电容、电感及散热器的节省，有助于降低整体电源的成本。只需稍作调整，该LTC1709电路也适用于Intel VRM9.0应用。有关PolyPhase^®技术的更多信息，请参阅应用笔记77。

作者

Wei Chen