具可编程补偿功能的高效率、高密度PSMμModule稳压器

FPGA开发板、以及原型设计、测试和测量应用需要多功能高密度电源解决方案。LTM4678是一款具有数字电源系统管理(PSM)功能的16mm x 16mm小尺寸双路25A或单路50AµModule^®稳压器。该器件具有：

·双数字可调模拟环路和一个用于控制及监控的数字接口。

·宽输入电压范围：4.5V至16V

·宽输出电压范围：0.5V至3.3V

·在整个温度范围内具有±0.5%的最大DC输出误差

·±5%的电流回读精度

·低于1mΩ DCR电流检测

·集成输入电流检测放大器

·400kHz PMBus兼容型I2C串行接口

·支持高达125Hz的远端采样轮询速率

·一个集成式16位Σ-ΔADC

·恒定频率电流模式控制

·具平衡均流能力可以并联使用

·16mm×16mm×5.86mm CoP-BGA封装

基于I2C的PMBus接口和可编程环路补偿

LTM4678属于ADI的电源系统管理(PSM)µModule系列，可通过一个PMBus/SMBus/I2C数字接口进行配置和监控。基于PC的LTpowerPlay^®工具可实现对电源电压、电流、用电量、排序、裕度调节和故障记录数据的可视化监控与控制。LTM4678是首款具有可编程环路补偿功能(gm和RTH)的µModule稳压器，从而极大地缩短了设计时间，这是因为动态性能调优无需反复构建或修改PCB板。

用于实现热性能改善、小尺寸和高功率密度的CoP-BGA封装

采用耐热性能增强型内置组件级(CoP)BGA封装，以16mm x 16mm的小尺寸PCB空间实现高功率LTC4678。电感器采用堆叠设计，并用作散热器，以有效降低电路板温度。

利用电流模式控制可轻松调至更高的电流

LTM4678采用峰值电流模式控制。逐周期监视和控制电流。从而在多相并联应用中实现均流。

其他独特的特性

·在高电流应用中，远端双输出检测可补偿走线上的电压降。

·温度范围内最大±0.5%的DC输出误差提供了额外的调节裕量

·直接输入电流检测可测量精确的输入电流和功率

·当输出电压在调节范围内时，专用的PGOOD引脚为下游系统提供信号。

·在高VIN情况下，EXTVCC引脚可最大限度提高效率

双输出转换器(1V/25A和1.8V/25A)

图1显示典型的5.75V至16V输入、双输出解决方案。LTM4678的两个通道以180°的相对相移运行，因而减小了输入rms电流纹波和电容器尺寸。

图1.1V/25A和1.8V/25A输出(具有I2C串行控制和监视接口)。

如图2所示，在强制连续电流模式(CCM)中，总体解决方案效率为85.8%(1.0V/25A输出)和90.4%(1.8V/25A)。

图2.两个输出的效率。

图3显示LTM4678在VIN=12V、VOUT0=1.0V/25A、和VOUT1=1.8V/25A及200LFM下运行时的热性能。热点(CH1上的电感器)温升为63°C，此时的环境温度约为24°C。

图3.双输出转换器的热性能。

多相(Polyphase)、单输出高电流(12V至1V/250A)

LTM4678可配置为多相单输出转换器，以构成较高电流解决方案。图4显示连接多个LTM4678的方框图。若要提高输出电流，只需添加额外的LTM4678，并将它们各自的VIN、VOUT、VOSNS+、VOSNS−、PGOOD、COMPa/b、RUN、FAULT、SYNC和GND引脚连接在一起。

图4.显示多相操作简单性的方框图。

图5显示并联连接5个LTM4678时(10相)，每相所提供的电流。10相之间的最大电流差为0.75A(基于25A计算为3%)，代表了平衡的均流。

图5.5个LTM4678器件之间的均流(10相并行)。

图6显示5个并联LTM4678的热像图(在220A输出和施加450LFM气流的情况下)。5个µModule稳压器之间的最大温差为10°C。图7显示了一款8相解决方案的完整原理图。

图6.多相转换器的热性

图7.使用四个LTM4678的8相操作(产生1V/200A输出)。

结论

LTM4678µModule是一款通用的高性能电源解决方案，占板面积小(16mm x 16mm)，可提供高效率和高功率。小尺寸和简单易用的特点使LTM4678非常适合空间受限的设计，例如FPGA开发板。对于电信和数据通信系统以及工业和计算机系统应用中需要较高电流的场合，可并联多个LTM4678以执行多相操作。