高效多相转换器使用两个输入作为单输出

Wei Chen 和 Craig Varga

随着更多功能集成到一个IC中，单个IC消耗的功率很容易超过单个输入电源的能力。重新设计前端电源以提高电源能力需要时间和金钱。另一种解决方案是使用多个可用电源来获得所需的输出功率，从每个电源获取总功率的一定百分比。LTC1929 多相稳压器为这一问题提供了一种简单的解决方案。

设计细节

LTC®1929 是一款多相双通道、电流模式控制器。它能够驱动两个同步降压通道180度异相以降低输出 开关纹波电流和电压。一个降压级从12V输入接收输入功率，另一个从5V输入接收电源。在这种两相设计中，随着2V电路中的电感电流增加，5V电路中的电感电流减小。这导致流入输出电容的净纹波电流较小。由于在一个开关周期内有两个发生纹波消除的间隔，因此两相设计的输出纹波电压远小于单相设计的输出纹波电压，并且可以使用更少的输出电容器。电流模式操作提供固有的均流。

典型应用

PCI 连接器的电流限制为 2V 电源的 5A 和 1V 电源的 12A。在此示例中，负载可高达6A或16.8W（2.8V）。5V和12V电源都无法提供这种电源。因此，希望设计一种可以从两个电源吸收电流的电源，并且每个电源的最大输入电流不会超过相应的最大限制。此设计展示了如何使用 LTC1929 多相控制器轻松实现此目的。只需一个IC、两个采用SO-8封装的双通道FET和两个小型电感器，即可获得高效率、低噪声电源。

图 1 显示了完整电源的示意图。由于每个降压电路仅提供约3.5A的电流，因此可以使用双通道MOSFET，例如仙童FDS6990A。开关频率约为每通道 300kHz，有效输出纹波频率为 600kHz。两级电感均为7μH。该设计使用胜美达CEE125-7R0电感器，但任何具有相似电感值和4A或更高额定电流的电感器都可以完成这项工作。每个通道的电流检测电阻为0.007Ω。

图1.示意图显示了一个5V和12V输入电源，用于2.8V高电流输出。

测试结果

图2显示了总效率与负载电流的关系。对于大多数负载范围，效率在90%以上。图3显示了负载电流变化时两个输入电流的分布情况。5V 和 12V 电源的最大输入电流分别为 1.66A 和 0.84A，远低于 PCI 连接器的电流限制。图4显示了电感纹波电流和输出纹波电压的波形。注意纹波消除现象。输出端的峰峰值开关纹波电压仅为50mVP-P采用一个 1500μF/6.3V 铝电解电容器。如果两个降压电路同相同步，纹波电压将为70mVP-P，几乎增加了 50%。

图2.测量的效率。

图3.输入电流与负载电流的关系。

图4.纹波电流和电压波形（顶部迹线：12V 降压电感电流，1A/DIV;中间走线：5V 降压电感器电流 1A/DIV;底部迹线：输出纹波电压，50mV/DIV）。

结论

多相技术在不增加开关频率的情况下降低了输出纹波电压。对于低输出电压应用，可以获得高效率。LTC1929 多相控制器为多输入应用提供了一种小型、低成本解决方案。如果需要两个以上的输入，请使用 LTC1629 而不是 LTC1929。可将多个 LTC1629 配置为采用 3 相、4 相、6 相甚至 12 相操作。

审核编辑：郭婷