TPS546E25 和 TPS546C25 同步降压转换器能够链接多个器件来共享公共的输出。以这种方式堆叠时,这些器件可以共享电流、同步开关频率和相移,以降低输入和输出纹波噪声,同时提供更高水平的输出电流。
通过连接要堆叠在一起的器件的 TRIGGER 和 ISHARE 引脚,实现堆叠。此外,所有器件的 GOSNS 和 VOSNS 引脚都需要连接到负载上的同一个点。
其中一个器件需要通过一个电阻器将 MSEL1 引脚连接到 AGND,以便选择按器件的所需电流限制、反馈选择(内部与外部)、故障响应和软启动时间。该器件是主器件——每个栈只能有 1 个主器件。每个附加器件都需要使 MSEL1 引脚悬空(>412kΩ 至 AGND)以选择辅助器件。
主器件使用 MSEL2为 VRAMP 和增益选择开关频率和补偿选项。与单相运行一样,开关频率是每相的,因此在 800kHz 下运行的三相栈可以有 3 × 800kHz = 2.4MHz 的输入纹波和输出纹波频率。
辅助器件使用 MSEL2 引脚来选择开关频率和相电流限制。由于每个器件都在运行恒定导通时间的发生器,因此栈中的所有器件选择相同的开关频率很重要。选择不同的开关频率会妨碍电流共享工作,并导致较大的相电流不平衡。
主器件使用 VSEL/FB 引脚来设置稳压输出电压。使用内部反馈分压器时,从 VSEL/FB 到 AGND 的单个电阻器设置内部分压器分压比 (VOUT_SCALE_LOOP) 和参考电压 (VBOOT),以便设置上电输出电压。使用外部反馈分压器时,从 VOSNS 到 VSEL/FB 放置一个顶部电阻器,从 VSEL/FB 到 AGND 放置一个底部电阻器。这结合参考电压将输出电压设置为:
辅助器件使用 VSEL/FB 编程引脚在 VOSNS 上设置导通时间发生器的内部反馈分压器。使用内部分压器时,辅助器件需要使用与主器件相同的 VSEL 电阻器。使用外部分压器时,辅助器件需要使用 VSEL 电阻器,它选择最接近反馈分压器可选择值的可用 VOUT。
主器件和辅助器件都使用 PMB_ADDR/VORST# 引脚对器件堆叠配置和 PMBus® 地址进行编程。为确保多相栈正常运行,仅使用建议的 PMB_ADDR/VORST# 电阻器对。所有器件均使用相同的公共地址进行编程,主器件编程为触发正确数量的辅助器件,每个辅助器件具有不同的唯一 PMBus 地址,该地址还分配了触发顺序。
D-CAP4 控制环路在多相运行,与在单相运行非常相似。每个堆叠转换器都运行导通时间发生器,该发生器根据编程的开关频率、检测到的输入电压和检测到的输出电压来产生导通时间。主器件可以为栈中的所有器件运行环路,向辅助器件发送触发脉冲,以启动器件导通时间发生器。
为了进行调节,主器件在整个环路中运行单个固定振幅纹波仿真斜坡 (VRAMP)。这在每相开关频率下产生 N × VRAMP 的有效斜坡电压。
由于斜坡电压的此 Nx 调整,多相栈的瞬态性能可以类似于具有相同补偿的单相运行。这简化了设计公式,并使设计人员能够更轻松地调整相位数,以适应负载电流和热环境要求,无需重新设计补偿选项。
栈内的所有相位必须具有相同的电感器值。ISHARE 环路可以补偿正常器件间电感的变化,但不用于补偿不同的标称电感器值。
由于主器件监控单点输出电压并使用输出电压纹波和内部纹波进行相位触发,因此电感器的输出需要在输出电容器之前合并到单个连接中。在合并到共享输出之前,电感器输出与单独的每相电容器保持分离的布局显示了不平衡的相位时序,这增加了输出纹波。
D-CAP4 可堆叠架构旨在采用公共 PVIN 电压运行。建议栈中运行的所有器件共享一个公共输入电压。
栈中的所有器件需要共享一个公共 CNTRL 线路。如果栈中的任何器件未启用,则不会启用该栈。
如前所述,栈内的所有器件都需要将 VOSNS 和 GOSNS 引脚连接到同一个点。VOSNS 引脚用于检测每相导通时间发生器的输出电压,而 GOSNS 引脚为 ISHARE 提供虚拟接地。未将 VOSNS 和 GOSNS 连接到同一点会对电流共享产生负面影响。
栈中的每个器件都有一个公共地址和一个唯一地址。可以使用器件唯一地址与堆叠的器件进行正常通信,也可以使用 P2_PLUS_READ 和 P2_PLUS_WRITE 命令通过通用地址与器件进行通信。使用 P2_PLUS 命令时,需要将 PAGE 值设置为 FFh(所有页)或 00h(第 0 页),不支持其他页。对于主器件,PHASE 值可以是 FFh(所有相位)或 00h,对于第一、第二或第三辅助器件,PHASE 值可以是 01h – 03h。当从 PHASE = FFh 读取时,主器件对所有相位做出响应,根据相位数调整电流响应。