【導讀】有很多應用都可通過(guò)多相位電源獲得優(yōu)勢，例如 ASIC 或處理器的內核電源、汽車(chē)音響電源或者服務(wù)器的存儲器應用等。幾乎任何電源都可充分發(fā)揮多相位方案的優(yōu)勢。多相位電源優(yōu)勢包括熱性能、尺寸、輸出紋波以及瞬態(tài)響應等。該方案適用于簡(jiǎn)單的降壓轉換器、升壓轉換器以及諸如有源鉗位正向或反向轉換器等更復雜設計。
相關(guān)文章：多相位降壓轉換器的優(yōu)勢
電源與傳導損耗有關(guān)的熱性能與電流平方成正比。使用多相位方法可減少這些損耗。例如使用雙相位，與傳導損耗有關(guān)的電源可減半。
● 單相位傳導損耗 =
● 雙相位傳導損耗 =
● 四相位傳導損耗 =
傳導損耗只是電源總體損耗的一部分，但在較大電流下這些損耗會(huì )非常顯著(zhù)。
通過(guò)采用多相位方案縮小電源尺寸。盡管需要使用更多組件，但組件的尺寸一般比較小。磁組件會(huì )占據絕大多數電源空間，盡管需要更多元件，但整體體積還是會(huì )縮小。尺寸因素不僅與真正的大電流電源有關(guān)，有時(shí)較低電流的設計也會(huì )受益，可縮小尺寸。
多相位方案的最大優(yōu)勢之一是紋波電流消除。該紋波電流消除有利于輸入輸出電容器。下圖是紋波電流消除如何降低輸入或輸出電容器中均方根電流的實(shí)例。
圖 1：降壓輸入電容器，升壓輸出電容器
圖 2：降壓輸出電容器，升壓輸入電容器
圖 1 圖 2 經(jīng)過(guò)規范化，可顯示在不同相位及占空比數量下，均方根電流的降低情況。圖 1 針對降壓轉換器中的輸入電容器或升壓轉換器中的輸出電容器。圖 2 針對降壓轉換器中的輸出電容器或升壓轉換器中的輸入電容器。
可使用多個(gè)功率級提高電源的瞬態(tài)響應。提高的主要原因是能夠降低磁電感，使電流升高更快。更小的磁器件會(huì )導致更大的紋波電流，但由于紋波電流消除的原因，紋波性能可保持不變。此外，更小的磁組件還有助于增大轉換器帶寬。
要說(shuō)明多相位轉換器的優(yōu)勢，必須涉及以下電源規范：
● Vin = 12V
● Vout = 1V
● Iout = 40A
● 輸出紋波頻率 = 500KHz
單相位設計與雙相位設計的對比
總之，與單相位方案相比，多相位電源可提供許多優(yōu)勢。使用多相位方案，熱性能、輸入輸出紋波電流、尺寸以及瞬態(tài)響應都可得到改善，唯一的不足是設計稍微有些復雜，比傳統單相位方案的組件數量要多。好消息是我們可采用德州儀器 (TI) 專(zhuān)門(mén)針對多相位設計方案設計的控制器、通過(guò)以下經(jīng)過(guò)測試的 PowerLab 設計方案簡(jiǎn)化多相位電源設計。
多相位降壓轉換器電源設計：
● PMP2277 — 使用 TPS40180 實(shí)現 3 相位 60A 同步電源
● PMP3054 — 使用 TPS40140 實(shí)現 4 相位 80A 同步電源
● PMP5621 — 使用 TPS40140 和 CSD87350 實(shí)現 4 相位 80A 同步電源
● PMP7328 — 使用 TPS40422 和 CSD87350 實(shí)現雙相位 60A 同步 PMBUS 電源
多相位升壓轉換器電源設計：
● PMP2445 — 使用 TPS40090 為汽車(chē)音響應用實(shí)現 300W 4 相位升壓
● PMP4538 — 使用 TPS40090 為汽車(chē)音響應用實(shí)現 500W 4 相位升壓
● PMP7850 — 使用 LM5122 實(shí)現雙相位同步升壓
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