從開關式降壓DC/DC拓撲產生高輸出電流時的低輸出電壓

　　在基於雲計算數據中心和RAID陣列的許多機架安裝系統中，低直流母線電壓，如3.3伏或5伏，是首選的主配電軌。在負載點(POL)晶元的DSP處理器，和FPGAs一樣，對這些系統的主板其他ASIC設計，低直流母線電壓必須進一步減少到2.5伏或更低的能力，提供高負載電流。此外，由於空間限制和熱管理的挑戰，應用程序要求高轉換效率，從一個緊湊的包與負載階躍響應，必須是超快的。從本質上講，這些系統板正在尋找非隔離的高效率的DC / DC解決方案，是完整的，將佔據一個非常小的空間在PC板上。

　　這些和其他系統設計師嚴格要求供應商地址，如德克薩斯工具，線性技術和Intersil，其中有準備集成降壓直流/直流轉換器模塊，使用最小數量的外部無源元件。

　　德克薩斯儀器發布了一些簡單的交換機本身的這些需求。一個這樣的解決方案是lmz31520，20個直流/直流轉換器，可提供可調輸出電壓從0.6 V到3.6 V的效率高達96%。結合功率MOSFET，屏蔽電感和被動句在低調的QFN封裝(圖1)，高電流的簡單開關只使用三個外部元件，提供一個完整的降壓直流/直流低電壓輸出模塊。

　　德克薩斯儀器的簡單開關lmz31520圖像

　 　圖1：TI的集成簡單開關lmz31520功能圖。

　　lmz31520輸出電壓可以很容易地調整從0.6 V至3.6 V使用引腳VADJ和AGND之間的外部電阻RSET。在產品數據表中的表為12 V、5 V輸入PVIN歐姆提供計算RSET值，和3.3 V，分別。推薦的開關頻率為500 kHz時，可通過保持開放freq_sel引腳配置。事實上，在相同的產品數據表一表提供了轉換為各種rfreq電阻值的頻率值，當它連接之間的freq_sl引腳和PGND引腳或v5v。

　 從3.3 V軌道供電

　　因為今天的幾個應用程序必須從3.3伏軌道工作，低輸入電壓的DC / DC轉換器正變得流行。雖然這種電源可以有效地切換較低的輸入電壓，但它們仍然需要更高的偏置電壓來驅動一些內部電路。因此，從3.3 V軌道容易產生更高偏置電壓的能力變得越來越重要。為了簡化這項任務，TI提供了一個2.7伏到5.5 V的輸入範圍的電荷泵，結果是3.3 V輸入到5 V輸出，150毫安的電流可以提高。由於空間是至關重要的，它是在一個緊湊的2 x 2毫米QFN封裝。

　　因此，當供電lmz31520從3.3 V匯流排，tps60151可以產生用於轉換器模塊如圖2所示的偏置電壓。這樣做，lmz31520提供兩個輸入引腳，PVIN和VIN。而銷PVIN是專為開關電壓輸入，處理輸入偏置電壓引腳VIN。由於輸入電壓PVIN，轉換為較低的輸出電壓，它需要更高的電流。同樣，輸入偏置電壓VIN電源的內部電路的設備，它需要一個相對較小的電流量。

　　德克薩斯儀器tps60151圖像電荷泵

　　圖2：電荷泵tps60151產生5 V的偏置電壓為lmz3設備當輸入從3.3 V軌。

　　當電源轉換器從5 V匯流排，輸入是常見的兩個PVIN和VIN引腳。在這種情況下，兩個引腳連接在一起為一個單一的5 V或更高的輸入，如圖3所示。這是一個1.2 V輸出，的RSET值為1.43 KΩ和freq-sel引腳的開關頻率為500 kHz的開放。

　　德克薩斯儀器lmz31520應用示意圖

　　圖3：典型應用示意圖使用lmz31520當輸入電壓為4.5 V或更高，但不超過14.5，在這種情況下，引腳PVIN和VIN連接在一起為一個共同的輸入。

　　應用需求高於20個輸出端，TI提供引腳兼容的版本，這lmz31530。的簡單開關lmz3家族的一員，其輸入和輸出電壓規格類似lmz31520提供多達30個輸出電流的能力。

　　這兩個版本被評為超快速負載階躍響應。數據表中顯示為2.5個/μ負荷從25到75%的輸出電流，恢復時間為30μS.同樣，降壓簡單開關模塊的設計提供了高達96%的轉換效率。

其他來源

　　如果你的應用需要一個稍低的輸出電流在低輸入和輸出電壓，線性技術製備了ltm4611，一μ模塊穩壓器，提供了一個完整的開關模式DC/DC解決方案從一個小小的15 x 15 x 4.32毫米LGA封裝。如圖4所示，它使用較少的輸入和輸出電容器提供高達15從1.8 V輸入電壓5.5 V，加上高效的μ模塊的低輸出電壓可調的0.8 V和5 V之間的外部電阻RSET。1.5 V輸出，的RSET 69 KΩ如圖所示。在產品數據表一表提供了不同的輸出電壓的RSET值。內置的差動放大器確保輸出電壓嚴格控制在輸入電壓VIN的300毫伏內。

　　線性穩壓器的μ模塊ltm4611圖像

　　圖4：線性的μ模塊調節ltm4611使用很少的外部無源元件提供一個完整的15個開關模式降壓直流/直流解決方案從1.5 V輸入電壓範圍為5.5 V的輸出電壓，1.5伏，是由外部電阻RSET。

　　據供應商介紹，高開關頻率和電流模式架構使轉換器能夠提供非常快速的瞬態響應線和負載的變化，而不會損害穩定性。這部分的數據表明，單位可以解決40μ的動態載荷步。從低負荷到滿載，總效率優於91%，峰值為94%。

　　另一個低投入、低輸出集成降壓轉換器的解決方案，但在較低的輸出電流，來自Intersil。其isl8203m是6版本，只需要很少的外部元件來完成解。像其他的產品，它集成了PWM控制器，同步開關MOSFET，電感，和被動的在一個緊湊的QFN封裝，以最大限度地提高效率並減少外部元件數量。產生低輸出電壓降至0.8 V的優化，isl8203m的供電電壓範圍從2.85 V至6 V的降壓轉換器的雙輸出可獲得6個從一個單一的低輸出電壓，如圖5所示。功率模塊的效率高達95%，瞬態響應快。

　　Intersil的isl8203m集成降壓轉換器模塊的圖像

　　圖5：這isl8203m是一個集成的降壓轉換器模塊，優化產生低輸出電壓輸出電流在介質。

　　在總結

　　POL應用需要高輸出低電壓輸入電流，許多半導體供應商已經準備集成、降壓直流/直流轉換器模塊，提供高效率和超快速響應的低輸出電壓。更重要的是，這些集成的模塊提供的是在PC板上佔用一小部分的包。