如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)于1％的輸出電壓精度的電源設(shè)計(jì)

隨著FPGA，DSP，ASIC和高性能處理器的工藝幾何尺寸不斷縮小，對電源電壓精度的要求越來越嚴(yán)格?，F(xiàn)在，內(nèi)核電壓通常會落在0.9V的范圍內(nèi)，內(nèi)核電流為數(shù)十安培。此外，F(xiàn)PGA和其他設(shè)備通常需要多個（2至4個）電源。最重要的是，某些設(shè)備要求按特定順序打開這些電源。

盡管這些要求很困難，但實(shí)際的問題可能是必須將電源電壓保持在1％至3％的范圍內(nèi)才能滿足設(shè)備的要求。實(shí)現(xiàn)1％的精度是一項(xiàng)真正的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。但是，使用正確的組件，您可以設(shè)計(jì)一個在整個溫度范圍內(nèi)都能提供優(yōu)于1％的輸出電壓精度的電源。

當(dāng)代電源要求

任何使用FPGA的現(xiàn)代設(shè)備或任何高性能處理器都將需要具有低電壓，高電流和嚴(yán)格電壓調(diào)節(jié)的電源。數(shù)據(jù)中心機(jī)架服務(wù)器和交換機(jī)，大型醫(yī)學(xué)測試系統(tǒng)以及軍事通信設(shè)備就是此類需求的代表。

現(xiàn)代的LTE或5G無線基站是另一個很好的例子。環(huán)境是高溫之一，設(shè)備需要負(fù)載點(diǎn)dc-dc穩(wěn)壓器提供大量輸出電流，而又沒有足夠的氣流來保持設(shè)備涼爽。

為了滿足這些苛刻的要求，即使有其他解決方案可用，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員也會開發(fā)具有保守規(guī)格的大型復(fù)雜電源。但是，希望電源工程師在這里能找到更好的解決方案。

這樣的解決方案是德州儀器（TI）的TPS546D24A。這款新型的DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器具有高端的熱性能，可在85°C的溫度下產(chǎn)生40A的完整輸出。這將有助于導(dǎo)致更小，更簡單的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)1％的輸出精度。

高質(zhì)量的集成電路

如果要設(shè)計(jì)用于惡劣環(huán)境的大電流電源，則應(yīng)熟悉TPS546D24A。5×7mm QFN器件可采用2.95至16 V的輸入，并產(chǎn)生0.6至5.5 V的輸出。輸出電流能力高達(dá)40A。該開關(guān)轉(zhuǎn)換器可在225的頻率下工作-kHz至1.5-MHz范圍，可分12級選擇。此外，當(dāng)為FPGA核心軌或其他大電流芯片供電時，精度可能超過1％。

該復(fù)雜芯片的關(guān)鍵功能是完整的PMBus接口。（回想一下，PMBus是流行的I 2 C接口的一種變體，該接口連接一條公共分支總線上的多個從設(shè)備，并以標(biāo)稱1 Mb / s的速度運(yùn)行。）PMBus允許您配置設(shè)備并監(jiān)視關(guān)鍵參數(shù)，例如輸出電壓，輸出電流，溫度等。故障監(jiān)視是一個附加的理想功能。

一流的能力

獨(dú)特的可堆疊功能允許將TPS546D24A的四個單元并聯(lián)放置，以提供160 A的輸出電流（見圖）。如圖所示，兩個，三個或四個設(shè)備可以堆疊或并聯(lián)連接以獲得這種電流能力。

并聯(lián)連接四個TPS546D24A可提供高達(dá)160A的能力。TI用于通信設(shè)備的參考設(shè)計(jì)使用此配置
編輯：hfy