文档介绍：多路变换器突破1MHz频率极限
多路变换器突破1MHz频率极限
类别：电源技术
■国际整流器公司处理器电源组John
Lambert
来源：《电子产品世界》
多路变换器突破1MHz频率极限
微处理器和外围设备对功率的要求日益提高，但直接从交流■直流变换器获取功率是不太可能的。与此同时，对电压的要求越来越苛刻，为了获得快速瞬变响应，还要求最大限度地减少电源与负载之间的距离，这样，分布式电源结构（见图1）变得热门起来。分布式电源结构允许设计人员将整个系统中少量的标准电压线路分门别类使用直流-直流变换器逐步升高或降低电压，最终获得所需的输出电压。
以前，由于工作电流通常低于30A,向微处理器供电的直流•直流变换器一般由单路标准或同步补偿变换器组成。不过，如今的处理器工作电流超过了 30A,并将呈指数增长，单路补偿变换器已无法有效地向新一代处理器供电，因为：
1）控制输出脉动电流需要更高的电感
2）而增加电感来减少脉动电流会延长瞬变响应时间
3）
为了避免功率浪费，需要设置散热装置解决集中功率耗散问题
4）为控制高电流而并联MOSFE, T需要克服电流均分与充足的供电电流的冲突
新型方法
多路变换器正逐步取代单路变换器。图2
是一个四路电路结构。通过并联多路插入式变换器，可减少每路的峰值电流，并改善以下参数：
1）脉动电流最小化
输入脉动电流
输出脉动电流
2）降低无源元件的参数值
输入电容
输出电感
输出电容
3）减少瞬变响应时间多路变换器的输入脉动电流可能是连续的，也可能是间断的，主要取决于路的数量、相移及变换器的负载周期。通常，用路数除以360。得到相移值，负载周期是VOUT/VIN 的比值。图3是一个四路变换器的输入脉动电流波形图。无论是连续的还是间断的，多路变换器的输入脉动电流总是低于单路的传统变换器。只要选择合适的相移，最糟糕的输入脉动电流也只会近似于单路峰值输出电流。减少输入脉动电流后，变换器就可采用较少数量的输入电容器。多路变换器从输入电容器处获得所有脉冲输入电流，从而增加了输入脉动频率，又可进一步减少输入电容器数量。
同步补偿电路的输出脉动电流通常设为输出峰值电流的30%o图4 是90。相移四路变换器的输出脉动电流实例。每路的输出脉动电流汇总到输出电容器，从而可抵消脉动。相移及路数决定抵消的程度。对于同样的输出电感设计，脉动抵消减少了输出电容的峰值-峰值输出脉动电流，从而可减少无源输出元件的参数值。设计人员可以减少输出电容器的数量，同时维持原有的输出电感；也可以减少每路的输出电感，同时维持原有的输出电流脉动指标。汇总的输出脉动电流所增加的脉动频率，视路数不同而不同。
减少瞬变响应时间对多路变换器至关重要。每路的输出电感处于并联状态，可减少有效输出电感，并联路数不同，效果也有所不同。因此，，n值越大，瞬变时间越短。以下是两种改善瞬变响应能力的方案。方案一是在负载瞬变过程中设置较大的输出电压变量，因为减少的输出脉动电压只消耗一小部分输出电压允许总误差值。方案二是通过减少每路输出电感来增加输出电流脉动比率，因为多路电路中的输出脉动电流较低。
在500kHz以上运作多路变换器