發布日期：2022-04-20 點擊率：49
Broadcom 網絡處理器，例如 StrataXGS Tomahawk 系列，可在以太網交換機中實現高密度和高性能（圖 1 是以太網交換機的框圖；交換機 ASIC 可以是 StrataXGS 處理器）。
圖 1：以太網交換機
這些處理器需要低電壓下的高電流，因此其相關電源解決方案必須提供嚴格的負載調節、高功率密度、出色的熱性能和快速的負載瞬態響應。多相降壓穩壓器為核心軌供電。多相降壓 DC/DC 設計需要以異相交錯方式運行多個降壓級。
該TPS53681 6 + 2的PMBus降壓脈沖寬度調制（PWM）控制器的工作原理與CSD95490功率級來滿足的StrataXGS要求。TPS53681 是一款多相降壓控制器，具有兩個通道、內置非易失性存儲器 (NVM) 和 PMBus?接口，且可與 TINexFET ?功率級完全兼容。高級控制 特性 ，例如具有下沖減弱 (USR) 功能的 D-CAP+?架構，可提供快速瞬態響應、低輸出電容和高效率。該器件還提供全新的相位交錯策略和動態切相功能，可有效提升輕負載條件下的效率。該器件通過可調壓擺率支持快速動態電壓轉換。此外，該器件還支持 PMBus 通信接口，可向系統報告遙測的電壓、電流、功率、溫度和故障狀況。所有可編程參數均可通過 PMBus 接口進行配置，而且可作為新的默認值存儲在 NVM 中，以盡可能減少外部組件數量。
· 轉換輸入電壓范圍：4.5V 至 17V
· 具有可選 5mV 或 10mV 分辨率的 8 位 DAC，兩個通道的輸出范圍均為 0.25V 至 1.52V 或 0.5V 至 2.8125V。
· 相位配置
o 最高（6 相位 + 2 相位）或（5 相位 + 3 相位）
o 最低（1 相位 + 1 相位）
· 無驅動器配置，有助于實現高效的高頻開關
· 可通過 PMBus 接口配置可編程壓擺率，從而實現動態輸出電壓轉換
· 通過閉環頻率控制進行頻率選擇：300kHz 至 1MHz
· 可編程內部環路補償
· 可通過非易失性存儲器 (NVM) 進行配置，從而減少外部組件數量
· 單獨的相電流校準和報告
· 可通過可編程電流閾值實現動態切相，從而優化輕負載和重負載下的效率
· 快速添相以減弱下沖 (USR)
· 與 TI NexFET?功率級完全兼容，可實現高密度解決方案
· 精確可調電壓定位
· 已獲專利 AutoBalance?相位均衡
· 可選 16 級每相位電流限制
· PMBus?用于電壓、電流、功率、溫度和故障條件遙測的系統接口
· 低靜態電流
這種無驅動器 PWM 架構使用 TPS53681 控制器和功率級。功率級在一個封裝中結合了高電流金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 柵極驅動器和高側和低側 MOSFET。TI 專有的PowerStack?封裝可實現輕松的印刷電路板 (PCB) 布局、簡化的散熱和更好的整體熱管理。
與具有集成 MOSFET 柵極驅動器和外部 MOSFET 的控制器相比，這種無驅動器 PWM + 功率級方法還可以實現更高的開關頻率、更高的功率密度和更低的噪聲。
使用雙輸出配置，您可以從單個芯片為核心軌和次級軌供電：核心軌為六相，次級軌為兩相。此外，TPS53681 具有 PMBus 接口，可讓您通過片上寄存器設置電源功能，從而減少外部組件數量。您可以完全自定義參數，例如輸出電壓/裕度、電流限制、軟啟動和電壓階躍之間的轉換率，以及輸入和輸出電壓、電流、功率和溫度的監控。
由于其 DCAP+? 控制模式，TPS53681 可實現快速負載瞬態響應，如圖 2 所示。
圖 2：TPS53681 負載瞬態響應，147A 至 294A 負載
TPS53681 提供閉鎖過流保護（在檢測到過流時關閉器件）以保護 StrataXGS 處理器。當輸出電流遇到過流警告并設置了限制 PMBus 標志時，輸出電流和電壓將關閉，如圖 3 所示。
圖 3：輸出電流過流響應 - 在 252A 時發出警告，在 315A 時鎖定
TPS53681 和 CSD95490 六相降壓設計可在 300A 負載電流下實現 >87% 的效率，如圖 4 所示。
圖 4：TPS53681 設計效率：12V 輸入，<1V/300A 輸出
TI 的Fusion Digital Power Designer?圖形用戶界面 (GUI) 可以通過 PMBus 監控電源溫度以及輸入電壓、輸入電流和輸出電流，如圖 5 所示。
圖 5：PMBus 監控 TPS53681 的輸入電壓、輸入電流、輸出電流和溫度
如果您使用 Broadcom 的 StrataXGS 處理器進行以太網交換機設計，TPS53681 6+2 控制器和 CSD95490 功率級可實現高性能、高功率密度設計，并具有完整的定制和系統監控功能。
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