TI是如何实现单相电流最大的16Vin和功率密度最高的12Vin DC-DC转换器的?

发布时间:2016-6-17 15:26    发布者:eechina
关键词: DC-DC , SWIFT , 功率密度
近日,德州仪器(TI)推出了两款具有业内最高性能指标的DC-DC转换器,它们分别是业界最高电流的40A/16VIN转换器TPS548D22业界最高功率密度的12V/10A/10MHz DC-DC转换器TPS54A20。那么,这两款转换器的开发背景如何,其中的关键技术是什么呢?TI模拟产品业务拓展经理赵向源向我们做了介绍。

赵向源说,TPS548D22和TPS54A20都属于TI的SWIFT(Switcher With Integrated FET)家族,这是一系列面向36V以下电源转换应用、集成FET管的开关电源产品,它们针对DSPFPGA和ASIC供电进行了优化,具有高功率密度、高级封装、高级特性、简化设计等特点。其应用领域包括服务器、电信和数据通信、医疗和测试测量等行业。

TPS548D22


据介绍,TPS548D22是输出电流最大的单相降压16Vin DC-DC转换器,可输送高达40A的持续负载电流。不仅如此,其整体输出精度高,不需要外部补偿,易于用户进行电源设计。TPS548D22在全工作温度范围(-40ºC至125ºC)内的容差为±0.5%,具有差分远端检测功能,优化稳压效果。尤其是,它采用了TI最新的D-CAP3控制拓扑,有效消除了斜坡生成器的偏移。

负载调节.jpg

所谓D-CAP是TI发明的直接电容式控制技术,是一种恒导通时间控制方式,可减少外部输出电容数量,消除了采用回路补偿的麻烦。D-CAP技术从最初的D-CAP到D-CAP2再到D-CAP3不断完善。最新的D-CAP3内部集成RC,可自适应Fs设置、自适应纹波以实现快速响应、自适应恒定导通时间,支持陶瓷输出电容,可消除Vout过半的模拟纹波偏移。如图所示,采用D-CAP3可显著改善Vout的精准度。

D-cap3.jpg

TPS54A20

TPS54A20的特点功率密度高,电流密度超过50A/cm3,是业内其他12-V电源管理解决方案的4倍。TPS54A20采用小型 HotRod QFN 封装,每相可配置2MHz到5MHz的电感器,成本低、体积小,解决方案整体尺寸仅为131mm2,占位面积仅相当于500kHz转换器设计的一半。该方案的高度小于2mm,尺寸和重量也更小更低,可将稳压器布置在PCB的后侧。

尺寸.jpg

TPS54A20转换方案之所以可以做得这样小是因为它采用了最高的运行频率。开关的导通时间最短可低至14ns,可在不影响效率或EMI性能的情况下实现4/7/10MHz的工作频率。

TPS54A20采用了独特的两相串联电容降压拓扑,每相的频率最高可达5MHz,而且无需特殊的磁性或复合半导体。由于工作频率高,该方案可以采用更小的电感和电容,其尺寸仅相当于常规500kHz转换方案的八分之一。

串联电容.jpg

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