从开关式降压DC/DC拓扑产生高输出电流时的低输出电压

　　在基于云计算数据中心和RAID阵列的许多机架安装系统中，低直流母线电压，如3.3伏或5伏，是首选的主配电轨。在负载点(POL)芯片的DSP处理器，和FPGAs一样，对这些系统的主板其他ASIC设计，低直流母线电压必须进一步减少到2.5伏或更低的能力，提供高负载电流。此外，由于空间限制和热管理的挑战，应用程序要求高转换效率，从一个紧凑的包与负载阶跃响应，必须是超快的。从本质上讲，这些系统板正在寻找非隔离的高效率的DC / DC解决方案，是完整的，将占据一个非常小的空间在PC板上。

　　这些和其他系统设计师严格要求供应商地址，如德克萨斯工具，线性技术和Intersil，其中有准备集成降压直流/直流转换器模块，使用最小数量的外部无源元件。

　　德克萨斯仪器发布了一些简单的交换机本身的这些需求。一个这样的解决方案是lmz31520，20个直流/直流转换器，可提供可调输出电压从0.6 V到3.6 V的效率高达96%。结合功率MOSFET，屏蔽电感和被动句在低调的QFN封装(图1)，高电流的简单开关只使用三个外部元件，提供一个完整的降压直流/直流低电压输出模块。

　　德克萨斯仪器的简单开关lmz31520图像

　　图1：TI的集成简单开关lmz31520功能图。

　　lmz31520输出电压可以很容易地调整从0.6 V至3.6 V使用引脚VADJ和AGND之间的外部电阻RSET。在产品数据表中的表为12 V、5 V输入PVIN欧姆提供计算RSET值，和3.3 V，分别。推荐的开关频率为500 kHz时，可通过保持开放freq_sel引脚配置。事实上，在相同的产品数据表一表提供了转换为各种rfreq电阻值的频率值，当它连接之间的freq_sl引脚和PGND引脚或v5v。

　　从3.3 V轨道供电

　　因为今天的几个应用程序必须从3.3伏轨道工作，低输入电压的DC / DC转换器正变得流行。虽然这种电源可以有效地切换较低的输入电压，但它们仍然需要更高的偏置电压来驱动一些内部电路。因此，从3.3 V轨道容易产生更高偏置电压的能力变得越来越重要。为了简化这项任务，TI提供了一个2.7伏到5.5 V的输入范围的电荷泵，结果是3.3 V输入到5 V输出，150毫安的电流可以提高。由于空间是至关重要的，它是在一个紧凑的2 x 2毫米QFN封装。

　　因此，当供电lmz31520从3.3 V总线，tps60151可以产生用于转换器模块如图2所示的偏置电压。这样做，lmz31520提供两个输入引脚，PVIN和VIN。而销PVIN是专为开关电压输入，处理输入偏置电压引脚VIN。由于输入电压PVIN，转换为较低的输出电压，它需要更高的电流。同样，输入偏置电压VIN电源的内部电路的设备，它需要一个相对较小的电流量。

　　德克萨斯仪器tps60151图像电荷泵

　　图2：电荷泵tps60151产生5 V的偏置电压为lmz3设备当输入从3.3 V轨。

　　当电源转换器从5 V总线，输入是常见的两个PVIN和VIN引脚。在这种情况下，两个引脚连接在一起为一个单一的5 V或更高的输入，如图3所示。这是一个1.2 V输出，的RSET值为1.43 KΩ和freq-sel引脚的开关频率为500 kHz的开放。

　　德克萨斯仪器lmz31520应用示意图

　　图3：典型应用示意图使用lmz31520当输入电压为4.5 V或更高，但不超过14.5，在这种情况下，引脚PVIN和VIN连接在一起为一个共同的输入。

　　应用需求高于20个输出端，TI提供引脚兼容的版本，这lmz31530。的简单开关lmz3家族的一员，其输入和输出电压规格类似lmz31520提供多达30个输出电流的能力。

　　这两个版本被评为超快速负载阶跃响应。数据表中显示为2.5个/µ负荷从25到75%的输出电流，恢复时间为30µS.同样，降压简单开关模块的设计提供了高达96%的转换效率。

　　其他来源

　　如果你的应用需要一个稍低的输出电流在低输入和输出电压，线性技术制备了ltm4611，一µ模块稳压器，提供了一个完整的开关模式DC/DC解决方案从一个小小的15 x 15 x 4.32毫米LGA封装。如图4所示，它使用较少的输入和输出电容器提供高达15从1.8 V输入电压5.5 V，加上高效的µ模块的低输出电压可调的0.8 V和5 V之间的外部电阻RSET。1.5 V输出，的RSET 69 KΩ如图所示。在产品数据表一表提供了不同的输出电压的RSET值。内置的差动放大器确保输出电压严格控制在输入电压VIN的300毫伏内。

　　线性稳压器的µ模块ltm4611图像

　　图4：线性的µ模块调节ltm4611使用很少的外部无源元件提供一个完整的15个开关模式降压直流/直流解决方案从1.5 V输入电压范围为5.5 V的输出电压，1.5伏，是由外部电阻RSET。

　　据供应商介绍，高开关频率和电流模式架构使转换器能够提供非常快速的瞬态响应线和负载的变化，而不会损害稳定性。这部分的数据表明，单位可以解决40µ的动态载荷步。从低负荷到满载，总效率优于91%，峰值为94%。

　　另一个低投入、低输出集成降压转换器的解决方案，但在较低的输出电流，来自Intersil。其isl8203m是6版本，只需要很少的外部元件来完成解。像其他的产品，它集成了PWM控制器，同步开关MOSFET，电感，和被动的在一个紧凑的QFN封装，以最大限度地提高效率并减少外部元件数量。产生低输出电压降至0.8 V的优化，isl8203m的供电电压范围从2.85 V至6 V的降压转换器的双输出可获得6个从一个单一的低输出电压，如图5所示。功率模块的效率高达95%，瞬态响应快。

　　Intersil的isl8203m集成降压转换器模块的图像

　　图5：这isl8203m是一个集成的降压转换器模块，优化产生低输出电压输出电流在介质。

　　在总结

　　POL应用需要高输出低电压输入电流，许多半导体供应商已经准备集成、降压直流/直流转换器模块，提供高效率和超快速响应的低输出电压。更重要的是，这些集成的模块提供的是在PC板上占用一小部分的包。