超高功率密度IS6630A/C/D全開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器方案介紹

新型終端應(yīng)用的誕生及爆發(fā)，拉動數(shù)據(jù)存儲需求持續(xù)增長，促使SDRAM不斷迭代置換，高效穩(wěn)定的電源管理芯片顯得愈發(fā)重要。長工微電子推出全集成、超高功率密度的同步全開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器IS6630A/C/D，以超小體積實現(xiàn)三路輸出電壓，提供DDR供電一體化電源解決方案，為終端提供更加高效、低功耗的工作環(huán)境。

方案簡介

IS6630A/C/D全開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器，采用3mm*3mm*0.85mm QFN封裝，可為SDRAM提供超高功率密度的一體化電源解決方案，內(nèi)含固定LDO輸出，支持寬輸入電壓（4.5V~22V）并提供高達10A的連續(xù)輸出電流。產(chǎn)品特征如下：

●IS6630A具有全集成的VDDQ (BUCK)，VTT (LDO)，VPP (LDO)及VTTREF電源通道；IS6603C/D具有全集成的VDDQ (LDO) ，VDD1 (LDO) ，VDD2 (BUCK) 電源通道

●采用TCOTTM控制模式，實現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)

●10A的連續(xù)輸出電流

●開關(guān)頻率：500kHz/700kHz

●優(yōu)秀的負載調(diào)整率和線性調(diào)整率，精度達1%

●在VIN=12V，VOUT=1.2V條件下，負載范圍內(nèi)效率可達92%以上

●支持內(nèi)部軟啟動，可編程谷值限流

●內(nèi)部集成OCP，NOCP，OVP，UVLO，OTP等保護功能

技術(shù)優(yōu)勢

1.控制環(huán)路簡單，瞬態(tài)響應(yīng)速度快

IS6630A/C/D使用長工微專利TCOTTM控制模式，直接比較FB與REF，以此調(diào)節(jié)輸出電壓，反饋線路無需做復(fù)雜的補償，不存在RC網(wǎng)絡(luò)延遲；同時控制環(huán)路能對輸出電壓變化進行快速響應(yīng)，無需等待時鐘來臨，因此不存在時鐘延遲，僅使用少量陶瓷電容即可實現(xiàn)極快的瞬態(tài)響應(yīng)速度。下圖為電流模式控制與COT控制模式的瞬態(tài)響應(yīng)對比示意圖，顯然COT控制模式要快得多。

圖2 電流模與COT的瞬態(tài)響應(yīng)對比示意圖

2.斜坡補償，支持全陶瓷輸出電容

IS6630A/C/D于芯片內(nèi)部集成了斜坡補償網(wǎng)絡(luò)即RAMP信號，該信號疊加在FB上，以此模擬ESR的阻性紋波作用，避免發(fā)生“多脈沖振蕩”不穩(wěn)定現(xiàn)象，使用全陶瓷電容即可穩(wěn)定工作，節(jié)省空間的同時降低了成本。

3.內(nèi)置積分器，輸出電壓精度高

IS6630A/C/D引入慢速數(shù)字積分器持續(xù)對參考電壓REF做修正，以此提高輸出電壓精度，消除COT存在的半紋波偏差。該數(shù)字積分器也使得IS6630A/C/D具有良好線性度，在不同的負載電流、輸入電壓下，輸出電壓精度高達±1%。

圖3 IS6630A的線性調(diào)整曲線圖

圖4 IS6630A的負載調(diào)整曲線圖

4.高效率，低功耗

得益于集成MOS管低導通電阻及驅(qū)動電路的技術(shù)優(yōu)化，IS6630A/C/D在VIN=12V，VOUT=1.2V條件下，效率可高達92%。輕載條件下，芯片固定為DCM模式，進一步降低芯片的功耗，提高芯片整體工作效率。此外IC還具有USM 超聲波模式：與普通的DCM模式相比，多開啟一次低側(cè)MOS管，開關(guān)頻率得到顯著提高，避免IC在DCM模式工作時輕載開關(guān)頻率落入人耳聲頻范圍內(nèi)，出現(xiàn)明顯的可聞噪聲。

圖5 IS6630A/C/D的效率曲線示意圖

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系列選型

IS6630A/C/D支持-40至+125℃環(huán)境溫度，適用于數(shù)據(jù)傳輸率/寬輸出電壓范圍的筆電、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。IS6630可提供多種三路輸出電壓選擇，有利于終端應(yīng)用工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場景進行多樣化方案設(shè)計。

圖6 IS6630A/C/D 具體應(yīng)用分類及所需電壓表?

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應(yīng)用場景實例

筆記本電腦主板的輸入電壓由電池規(guī)格及適配器決定，一般筆記本適配器電壓為19V，電池可分為3S (9V-13.2V)，4S (12V-17.6V)。下面以4S電池供電的筆記本主板為例，介紹一下IS6630A為DDR4供電的應(yīng)用設(shè)計實例：

應(yīng)用條件：VIN=12V~19V，VOUT=1.2V(Imax=10A)，VTT=0.6V(Imax=1A)，VPP=2.5V(Imax=1A)，Load Step: 0A~7A&3A~10A，PKPK of VOUT≤120mV(±5%)。

首先選擇開關(guān)頻率，IS6630A開關(guān)頻率分別為500kHz和700kHz，一般情況下建議選擇700kHz；

其次確定電感值，按照電感電流紋波為滿載輸出電流的20%~40%取值，本應(yīng)用滿載電流為10A，則電感電流紋波的取值范圍為2A~4A。

根據(jù)公式?IL={ (VIN-VOUT) /L}*TON，當VOUT=1.2V，F(xiàn)sw=700kHz，VIN=12V時，電感取值范圍為0.39uH~0.77uH，當VIN=19V，電感取值范圍為0.4uH~0.8uH，最終選擇電感感值為0.68uH；

最后，根據(jù)長工微所提供的design tool，分別為VDDQ，VTT，VPP選用合適的輸出電容。此處VDDQ選用6顆22uF的陶瓷電容，VTT選用1顆4.7uF和1顆22uF的陶瓷電容并聯(lián)使用，VPP選用1顆1uF和1顆47uF的陶瓷電容并聯(lián)使用。至此，此應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)已確定完畢，下圖為對應(yīng)的實測波形：

Load Transient

VIN=19V，VOUT=1.2V，LOAD3A~10A?1A/us, PKPK of VOUT=66mV

Vo Ripple

VIN=19V，VOUT=1.2V，LOAD=10A，PKPK of VOUT=10mV

JITTER of LOAD=5A

Power on by EN2

Power off by EN2

編輯：黃飛