电源提示：四相 1,200W 同步降压的设计注意事项

在本文的第 1 部分中，我讨论了交错同步降压的四个相位以最小化输入/输出电压纹波并提高热性能的必要性。您可以通过遵循一些关键布局指南来进一步提高热性能，以确保功率在所有四个相位上均匀耗散。

所有四相必须具有完全相同的 LC 输出滤波器；您应该选择这些滤波器以最大限度地减少直流电阻 (DCR)（电感器）和等效串联电阻 (ESR)（电容器）损耗。LM5119将在四相之间均匀地共享电流，前提是控制器之间的共享迹线和反馈迹线均无噪声。四个开关节点是板上噪声最大的节点，必须避免噪声耦合。您可以通过沿电路板边缘布线对噪声敏感的走线来实现这一点。图 1 突出显示了两个 IC 的补偿引脚如何使用沿电路板边缘的内部层（以黄色显示）连接在一起。

图 1：U1 和 U2 的 COMP 引脚在内部层上连接在一起

图 2 显示了 V OUT走线沿电路板边缘仔细布线以避免开关节点。如果可能，您应该在与 COMP 引脚相同的内部层上布线此走线，并用 GND 覆铜围绕走线以确保抗噪性。

图 2：沿电路板边缘布线的反馈跟踪以避免嘈杂的开关节点

必须对功率级进行布局，以确保在包含足够铜来承受功率要求的同时包含噪声。确保输入电容尽可能靠近高端 MOSFET 的漏极和低端 FET 的源极。这将最小化交换节点振铃。接下来，最小化开关节点，使其仅与承载高电流所需的一样大。将所有功率级组件保留在电路板的顶部，以将噪声限制在一侧，使其不会与其他层通信。

图 3 显示了汽车多相同步降压电源模块参考设计 ( PMP10979 ) 的一个阶段的顶层功率级。功率流从底部开始，输入电容 (C6, C7)，然后到高端和低端 FET (Q1, Q3)，然后是电感 (L1)，最后是输出电容 (C17, C18) ）。

图 3：功率级元件的顶层布局

我在这个设计中使用了四层，用 2 盎司的铜来确保良好的热传递。客户要求我只将组件安装在电路板的顶部。为了进一步减小电路板尺寸，您可以将 IC 放置在底层，直接位于它们控制的两个相位之下。这也将有助于减少反馈和 COMP 等关键轨迹的长度。顶层应该有大部分 IC 信号，以及用于开关节点、输入和输出电压以及 GND 的覆铜。仅将第二层保留为 GND，并运行多个过孔以快速有效地散发低侧 FET 热量。为 V IN、 V OUT和任何其他 IC 信号保留第三层。第四层全部为GND。

交错四相和优化布局的总体好处是可以提高电源的效率。图 4 显示了PMP10979在各种输入电压下测得的高效率。

汽车和工业行业蓬勃发展，对非隔离式同步降压器的需求变得更加激烈。使用多相设计以减少损耗也将减少零件数量、减小电路板尺寸并提供更好的热性能。

图 4：不同输入电压下PMP10979的效率