【導(dǎo)讀】在現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源管理集成電路(PMIC)已經(jīng)成為復(fù)雜電源架構(gòu)的核心組件，其設(shè)計(jì)靈活性遠(yuǎn)超傳統(tǒng)電源解決方案。傳統(tǒng)方案主要關(guān)注效率和電壓調(diào)節(jié)，而現(xiàn)代PMIC則集成了多個(gè)電源軌、時(shí)序控制邏輯、故障保護(hù)和遙測(cè)功能于單一緊湊器件中，大大提升了系統(tǒng)集成度和可靠性。

PMIC的技術(shù)演進(jìn)與應(yīng)用價(jià)值

多通道PMIC能夠同時(shí)管理多個(gè)電源輸出，每個(gè)通道為系統(tǒng)的不同部分提供穩(wěn)定電壓。更值得關(guān)注的是，這些器件還可以配置為多相工作模式，通過并聯(lián)多個(gè)通道來提供單個(gè)大電流軌，有效取代了傳統(tǒng)的單通道大電流調(diào)節(jié)器。這種創(chuàng)新方法確保各個(gè)通道均等分擔(dān)負(fù)載，避免單一通道過載，在需要大電流傳輸且要求高效率和可靠性的應(yīng)用中顯得尤為重要。

四相并聯(lián)，用作20 A單輸出PMIC

雙相并聯(lián)，用作10 A/10 A雙輸出PMIC

如今，PMIC已廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理器、處理器、FPGA和微控制器等復(fù)雜器件中，滿足不同子系統(tǒng)對(duì)功率水平的多樣化需求。

應(yīng)對(duì)大電流挑戰(zhàn)的封裝與并聯(lián)技術(shù)

為滿足日益增長(zhǎng)的大電流需求，各大廠商推出了創(chuàng)新解決方案。以LT7200S為例，它采用薄型5mm×6mm、48引腳LQFN封裝；而ADP5055和ADP5056則采用5.00mm×5.50mm LGA封裝。這些緊湊封裝全都支持并聯(lián)能力，可實(shí)現(xiàn)大電流供電，在有限空間內(nèi)提供最大功率輸出。

FPGA與SoC的電源管理解決方案

隨著數(shù)據(jù)速度提升和工作負(fù)載增長(zhǎng)，F(xiàn)PGA和SoC對(duì)電源提出了更高要求。電源系統(tǒng)不僅需要提供更大電流，還要實(shí)現(xiàn)更高功率密度，同時(shí)保持簡(jiǎn)便性和可靠性。對(duì)于需要15A以上電流的系統(tǒng)，LT7200S穩(wěn)壓器支持并聯(lián)并錯(cuò)相運(yùn)行，確保功率輸送高效穩(wěn)定。該器件采用四相架構(gòu)，四個(gè)內(nèi)部同步降壓型穩(wěn)壓器通道可高效并聯(lián)，每個(gè)通道能輸出或吸收±5A電流。四相并聯(lián)時(shí)，可向公共輸出端提供高達(dá)±20A的電流，這是通過精密電流模式控制實(shí)現(xiàn)的，能確保所有通道間精確均流，從而提升熱平衡和系統(tǒng)可靠性。

先進(jìn)技術(shù)與性能表現(xiàn)

LT7200S通過PHMODE引腳支持相位交錯(cuò)，允許每個(gè)通道錯(cuò)相運(yùn)行，顯著減少輸入和輸出紋波。MODE/SYNC引腳支持與外部時(shí)鐘同步，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)切換，最大限度減少敏感應(yīng)用中的噪聲。其工作頻率可通過外部電阻在400kHz至3MHz范圍內(nèi)設(shè)置，滿足不同應(yīng)用需求。獨(dú)特的“可鎖相、受控導(dǎo)通時(shí)間、恒定頻率、電流模式”架構(gòu)特別適合要求快速瞬態(tài)響應(yīng)的高頻、高降壓應(yīng)用。

值得一提的是，LT7200S采用Silent Switcher? 2技術(shù)，通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)和封裝工藝，在實(shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)降低電磁干擾(EMI)。這項(xiàng)技術(shù)使穩(wěn)壓器對(duì)PCB布局變化的敏感度大幅降低，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，提升了整體性能。

在實(shí)際測(cè)試中，四相LT7200S解決方案在1MHz開關(guān)頻率下，將電壓從12V降至1.2V，可提供高達(dá)20A的連續(xù)負(fù)載電流。PHMODE引腳接GND時(shí)，每個(gè)通道產(chǎn)生90°相移，這種交錯(cuò)操作減少了輸入電流紋波，使熱負(fù)荷均勻分布，降低了對(duì)輸入和輸出電容的要求，最小化EMI，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

LT7200S四相效率，12 V降至1.2 V，1 MHz

測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，該器件在12V輸入下實(shí)現(xiàn)了88%的峰值效率，并在20A滿負(fù)載電流下保持86%的效率。熱成像圖顯示，LT7200S在四相操作期間實(shí)現(xiàn)了良好的均流，證明了其卓越的熱管理能力。

LT7200S熱圖像：12 V降至1.2 V，20 A，1 MHz，無氣流，TA = 25°C

高度集成的多通道解決方案

ADP5055和ADP5056在43引腳LGA封裝中集成了三個(gè)高性能降壓型穩(wěn)壓器，滿足嚴(yán)苛的性能和電路板空間要求。這些器件可直接連接高達(dá)18V的輸入電壓，無需使用前置調(diào)節(jié)器。所有通道同時(shí)集成高邊和低邊功率MOSFET，優(yōu)化了解決方案的效率。

通道1和2提供3.5A或7A可編程輸出電流，或在并聯(lián)工作模式下提供高達(dá)14A的單路輸出電流。通道3提供1.5A或3A可編程輸出電流。

ADP5055還集成了高精度8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，可通過兼容PMBus?的雙線接口實(shí)現(xiàn)輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)(DVS)。PMBus接口提供了靈活的配置選項(xiàng)，包括啟動(dòng)和關(guān)斷時(shí)序控制、單獨(dú)的強(qiáng)制脈寬調(diào)制(FPWM)或省電模式(PSM)選擇、輸出放電開關(guān)和電源良好信號(hào)。這些器件的額定結(jié)溫范圍為-40°C至+150°C，適用于各種環(huán)境條件。

現(xiàn)代PMIC不僅提供了高效的電源管理方案，還通過高度集成和智能化控制，顯著簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，提高了整體可靠性。LT7200S、ADP5055和ADP5056等器件代表了當(dāng)前PMIC技術(shù)的先進(jìn)水平，它們通過創(chuàng)新的并聯(lián)能力、相位交錯(cuò)技術(shù)和精確的均流控制，為FPGA、SoC和其他高性能處理器提供了理想的電源解決方案，推動(dòng)著電子系統(tǒng)向著更高效率、更小尺寸和更智能的方向不斷發(fā)展。