使用 PowerStack 封装堆叠电流以获得更高功率的 POL

[导读]电压调节器，尤其是带有集成 MOSFET 的 DC/DC 转换器，已经从简单的、由输入电压、输出电压和电流定义的低功率电源发展到现在能够提供更高的功率、监控它们运行的环境和适应因此。

电压调节器，尤其是带有集成 MOSFET 的 DC/DC 转换器，已经从简单的、由输入电压、输出电压和电流定义的低功率电源发展到现在能够提供更高的功率、监控它们运行的环境和适应因此。

从历史上看，需要大于 10-15A 电流的应用通常依赖带有外部 MOSFET 的控制器来提供完成工作所需的功率。转换器——通过更简单的布局和更少的材料清单 (BOM) 中的组件实现更简单的设计，同时还提供具有高可靠性的高密度解决方案——它们可以提供的功率量相对有限。

网络路由器、交换机、企业服务器和嵌入式工业系统等应用越来越耗电，其负载点 (POL) 需要 30A、40A、60A 或更高的电流。当容纳控制器和外部 MOSFET 时，这些应用的电路板空间非常有限。

MOSFET 和封装技术的进步使 TI 能够成功应对这些挑战。TI 的 2.x NexFET™ 功率 MOSFET等新一代 MOSFET在给定的硅面积中提供更低的电阻率 (R DS(on) )，以实现更高的电流能力。我们的PowerStack™ 封装技术将集成电路 (IC) 和 MOSFET 堆叠在一起（见图 1），以提供能够提供每相 35A-40A 的转换器。将其提升到一个新的水平，TI 提供了TPS546C23 SWIFT™ 转换器，该转换器可以进行电流堆叠（参见图 2）以提供高达 70A 的 POL。

TPS546C23器件是采用 5mm × 7mm 封装且符合 PMBus 1.3 规范的非隔离式 DC-DC 转换器，集成了 FET，能够在高频下运行并输出 35A 电流。两个 TPS546C23器件可以并联，以便产生高达 70A 的负载电流。通过针对少量功率级电流进行采样实现电流感测，与器件温度无关。集成 NexFET 功率级和优化驱动器提供高频低损耗开关功能，可实现超高密度电源解决方案。PMBus 接口通过 VOUT_COMMAND 启用 AVS 功能，同时支持灵活转换器配置以及关键参数监控功能（包括输出电压、电流和内部芯片温度监控）。对故障条件的响应可设为重启、锁存或忽略，具体取决于系统要求。

图 1：用于高密度的 PowerStack 封装。

图 2：堆叠两个 DC/DC 转换器以获得更高的负载电流。

处理高密度电源环境还会引发系统电源优化问题以及对主动电源管理 (APM) 的需求。例如，1V OUT 30A POL 中10% 的电压缩放可能会对封装热产生高达 0.5W 的影响！避免过热以保持在安全操作区 (SOA) 内并且不影响系统可靠性非常重要。为了实时正确管理电源（参见图 3），监控遥测参数（例如电流、电压和温度）至关重要。TI 带有 PMBus 的 TPS546C23 转换器支持遥测。

图 3：使用 PMBus 管理电源的 Fusion GUI。

从简单的低功率电源发展到今天的带有集成 MOSFET 的 DC/DC 转换器，电压调节器已经发展到可以提供更高的功率，并且可以监控和适应环境。现在我们可以轻松监控、管理和堆叠 TI 的 TPS546C23 PowerStack 转换器，以提供高达 70A 的高密度、高性能 POL。获取更多信息并订购评估板。