功率級電流路徑對電源管理芯片評估的影響

顧小明，李 歡，徐晴昊

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫 214072）

1 引言

隨著集成電路工藝技術(shù)的進步，常見處理器（FPGA、CPU 等）的供電日益朝著更低工作電壓、更高工作電流的方向發(fā)展，這對外圍電源管理芯片提出了更高的要求，需要供電系統(tǒng)有出色的負載電流瞬態(tài)切換響應(yīng)，需要更好的負載調(diào)整率保證主控制器能穩(wěn)定工作。在射頻微波及A/D、D/A 等模擬系統(tǒng)中，對供電電源的紋波要求也越來越高，以確保系統(tǒng)的干擾噪聲最小，提高系統(tǒng)的靈敏度。

同時，電源管理芯片及電源微模塊本身也在往高輸出功率密度方向發(fā)展。凌力爾特（Linear）公司（現(xiàn)已被ADI 公司收購）最新的電源微模塊LTM4700 單路輸出電流已經(jīng)可以達到50 A，雙路并聯(lián)100 A，若采用多相并聯(lián)技術(shù)，輸出電流將成倍提高。

本文從兩類常見的DC/DC 電源管理芯片的功率級電流路徑開始介紹，闡述如何規(guī)劃功率級電流路徑以提高測試的準確性和應(yīng)用的可靠性。

2 兩類常見的DC/DC 變換器功率級電流特性

2.1 LDO 功率級電流特性

LDO 是一種最簡單的非隔離DC/DC 變換器，基本邏輯框圖如圖1 所示，主要由調(diào)整管Q、輸出電容C、等效負載RL組成功率級；由輸出電壓反饋網(wǎng)絡(luò)（R1、R2）、誤差放大器EA（誤差放大器的輸出一般還會有一個環(huán)路補償網(wǎng)絡(luò)，由RC、CC1及CC2組成，不同電路結(jié)構(gòu)、補償網(wǎng)絡(luò)會有差別）、內(nèi)部基準VREF及控制驅(qū)動電路（Control&Driver）組成閉環(huán)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

LDO 的詳細工作原理可以參考相關(guān)文獻[1]，這里重點指出LDO 功率級電流特點，正如圖1 中粗箭頭所示，負載電流從供電端VPIN開始，經(jīng)過調(diào)整管Q，其中有一小部分為輸出電容C 充電存儲能量，另外絕大部分為負載RL提供負載電流。……