降压转换器应对大电流输出挑战

　　当3.3V总线下游的负载需要超过5A而达到12A的电流时，挑战便出现了。尽管这种需求似乎很少，但是FPGA、处理器和ASIC技术领域的进步已经使设计人员能在更小的电路板中使用更多这类器件来提高性能，而且越来越多的应用有了10A的负载要求。

　　最近有一个客户要求，用3.3V输入总线给1V电源轨供电，由该电源轨提供30A电流。但是，传统的带N沟道MOSFET的低输入电压大功率开关模式DC/DC转换器依靠二次稳压器(内务处理)电路来提供高于总线的VIN电压，用于MOSFET栅极驱动。这增大了布局的复杂性、尺寸和成本。当没有5V电压可用时，用3.3V输入总线给负载提供大电流的效率非常地低。由此引起的过大功耗会提高稳压器和周围组件的结温。其结果只有一个，就是减弱系统在寿命期内的可靠性。

　　解救办法

　　LTM4611是一款扁平的微型模块(μModule)降压型开关模式DC/DC转换器，它采用紧凑的15mm×15mm×4.32mm LGA表贴封装。开关控制器、MOSFET、电感器和支持的元器件集成在封装内，因而设计可简化为仅选用少量的外部元器件。LTM4611在1.5V至5.5V(最大绝对值为6V)的输入电压范围内工作，从而适用于各种电源架构，尤其是数据存储和RAID(独立磁盘冗余阵列)系统、ATCA(先进电信计算架构)和网络卡应用的电源。在这类电源架构中，一个或多个常见的总线电压是5V、3.3V、2.8V和/或2.5V.

　　由于配电损耗(电压降)和相对较高的总线电流相关，总线电压低于2.5V的情况并不常见。尽管如此，在那些在短暂或持续的电气事件引起输入总线电压下降时，负载电压又恰好需要精确调节的应用中，LTM4611可依靠1.5V输入为其负载提供满功率的能力却仍然特别有利。系统总线上的瞬态事件一般会因电机、换能器、除纤颤器的运作或微控制器工作速率的提升而出现。系统分布式总线上的故障事件有可能使总线电压下降，但仍然高于1.5V.由于LTM4611在输入低至1.5V的情况下仍可提供满功率，因而可考虑将其用于任务关键型的医疗和工业仪器(这些仪器对正常运行时间及总线电压下降的穿越能力具有最高标准)。甚至在电源濒临崩溃(例如那些由公用事业智能电表负责监测的系统电源突然意外缺失)的过程中，LTM4611亦能为负载提供精确调节的电源。这种情况下非常希望有后备电池或超级电容器提供衰减电压，尽可能长时间地供电。

　　LTM4611能在低至1.5V电压下工作的另一个优势是，随着今天电源系统中电压轨数量增多，印刷电路板(PCB)中铜层数目也在增多，从而有效地向负载发送(分配)功率。考虑一个假设的例子：如果不增加PCB中的铜层数目，那么将很难将分布式3.3V总线电压发送给3.3V至1.5V和3.3V至1.2V DC/DC转换器。现在可采用另一种方式：用一个LTM4611将3.3V总线电压转换为分布式1.5V铜层电压，再采用另一个LTM4611将该1.5V铜层电压高效地转换为POL的1.2V电压。结果主板上总体解决方案的尺寸相当具有吸引力，同时还无需将3.3V总线电压发送到PCB的所有部分。在PCB制造过程中能尽量减少铜层数目则有望节省成本和材料，并有利于PCB的批量生产和可靠性的提高。

　　自发生偏置电源

　　LTM4611无需采用辅助偏置电源为其内部控制IC或MOSFET驱动电路供电，它可依靠输入电源产生其自己的低偏置电源。该内部偏置电源使得LTM4611能够采用低至1.5V的输入电压工作，从而可在所有线路电压条件下给其功率MOSFET提供强大的栅极驱动信号，同时，也使其在使用5V、3.3V或更低总线电压的系统中能够实现高效率。LTM4611背后是一种降压转换器拓扑，该拓扑负责对其输入电压进行降压，以向其输出端提供低至0.8V的电压和高达15A的连续电流。通过正确选择输入电源(取决于电源的动态特性和瞬态负载响应)和局部旁路电容，可在15A负载条件下实现一个低于0.3V的输入至输出电压降。LTM4611采用一种固定频率峰值电流模式控制降压转换器方案，默认的工作频率为500kHz.也可选用电阻器引脚搭接LTM4611的PLLFLTR/Fset引脚的方法，将开关频率调整至介于330kHz和780kHz之间，或者通过其MODE_PLLIN引脚将开关频率同步到360kHz至710kHz的时钟信号。