广告

最高280A!长工微多相BUCK电源并联技术突破解析

2021-01-18 10:13:35 阅读:
国产电源芯片之路,任重而道远,其中大电流多相电源芯片,是电源芯片种类中最难攻克的难关。在通讯基站,数据中心,人工智能这些新基建中,核心运算处理器的速度越来越快,运算量越来越多,产生的功耗也越来越大,如何为处理器提供高品质的稳定电源输出,功能丰富的数字调节和监测功能,如何提升效率一直是多相电源芯片的关键技术。

针对现有的市场问题,东莞市长工微电子有限公司自主研发和设计了针对工业,通讯和计算电源市场的大电流(4A-280A)电源芯片,其中最新推出的IS6608A电源管理芯片是国内首颗可为CPU供电的多相并联电源芯片。zMKednc

IS6608A作为一款全集成、兼容PMBUSTM接口的高频同步降压变换器,采用4x5 Flip-Chip QFN封装技术,输入电压最高可达到16V,实现高达35A电流,0.4V到5.5V的输出电压转换。同时,采用创新的多相并联技术,最多8颗芯片并联实现峰值为280A的输出电流(如图1)。IS6608A在额定输入电压范围和输出电流范围内,可以做到0.5%的一流输出精度。其出色的动态相数管理技术(自动升降相)以及全面的telemetry数字通讯功能,大大提高了芯片使用的效率以及便捷性,使之成为国产大电流电源管理芯片的首选。zMKednc

图1. IS6608A多相并联方案zMKednc

IS6608A的Super Pseudo Current Control(SPCCTM)控制模式:

图2为SPCCTM控制模式的简单原理图,图3为控制的关键波形图。PWM比较器的输入Vramp是通过Pseudo Current模块产生的,并不直接来自于电感电流的采样,它具有和电感电流IL相似的波形,如图3所示。在CLK信号到来时,PWM信号变高,开启功率管上管, Vramp如电感电流正比于电感电压一样线性升高,当它到达VC时,PWM翻转产生SHOT信号,PWM变低,关闭功率管上管,下管开启,Vramp以正比于输出电压的斜率线性下降,直到下一个CLK再次到来。SPCCTM通过Vslp+和Vslp-的非线性斜坡补偿技术实现了快速的动态响应。此外,独特的VC钳位技术使之在DCM和CCM之间实现平滑的电压转换。zMKednc

长工微的可堆叠DC/DC变换器的同步时钟的专利技术,在管理稳态下多相DC/DC变换器的开关时序的同时,也能在动态相数变化的时保持开关周期的稳定并提供均衡的开关相移。每相的开关周期(即同步时钟的循环周期)与相位总数无关,即使堆叠的相位总数发生实时变化时,同步时钟SYNC也可以保持稳定的循环周期和相位差,有利于DC/DC变换器的稳定工作。zMKednc

图 2. Super Pseudo Current Control(SPCCTM)控制模式简图zMKednc

图 3. Super Pseudo Current Control(SPCCTM)的时序图zMKednc

和传统的峰值电流控制模式相比,SPCCTM控制模式有更好的抗干扰能力,Minimal on time的时间可以做的更小的同时还能实现极小的jitter,特别是在大电流的情况下,抗干扰能力的优势体现得更加明显。和COT控制模式相比,SPCCTM控制模式采用固定频率(CLK来自于内部OSC或者外部SYNC信号),有利于多相并联的同步及相位的稳定控制;控制的核心参量Vramp的幅值能通过PMBUSTM接口输入进行实时的设置,可以很方便的在更宽的LC值域范围内实现稳定。内置的MTP也能将芯片的设置保存下来,用于下次开机使用。zMKednc

从芯片的应用层次来看,采用SPCCTM控制模式具备以下几个优异的特性:zMKednc

·出色的抗噪性zMKednc

·不太敏感的元件放置和PCB布局。zMKednc

·无需外部环路补偿,适用于大范围的LC组合。zMKednc

·在不改变外部元件的情况下,可以优化暂态和稳定性。zMKednc

图4. IS6608A多相评估板zMKednc

多相控制芯片的数字通讯技术和telemetry功能

图5为IS6608A的数字通讯及telemetry功能图。IS6608A采用了最新的PMBUSTM1.3协议对芯片的输出电压、工作模式进行控制。其中输出电压通过10bit D/A作为的电压动态控制,其最小步长为1mV。电压上升和下降的动态速率也可以通过数字通讯协议设置和动态修改。正负过流保护阈值,输入输出电压的过压、欠压保护阈值等都可以通过数字通讯接口设置。内置的MTP(多次修调编程)能够保留并在下次启动时采用设置的参数。图6 为PMBUSTM控制的动态输出电压波形。zMKednc

图5. IS6608A的数字通讯及telemetry功能图zMKednc

图6. IS6608A PMBus控制的动态降压(左)和升压(右)波形zMKednc

IS6608A拟采用PMBUSTM1.3协议以及MTP(多次修调编程),芯片集成了多个高精度A/D,能够实时记录芯片的输入电流电压,输出电流电压以及芯片的温度,智能保护进行实时检测和对CPU报告, 实现实时监控,达到优化系统效率,安全运行的目的。每个功率级都有故障上报管脚提供给控制器,一旦发生任何故障如输入欠压,过流,过热都实时上报给控制器。控制器集成非易失性的存储器NVM,一旦发生任何故障,控制器都立刻将故障信息写入NVM。控制器具有独立于系统输入的单独3.3V供电,因此即使在输入掉电的情况下,控制器都来得及将掉电导致的输入欠压故障写入NVM。zMKednc

图7. IS6608A的电压调节PMBUS写入波形zMKednc

图8. IS6608A的电流检测PMBUS读取波形zMKednc

图9.  PMBus读取的输出电压电流(上方为负载仪显示值)zMKednc

动态相数管理技术

基于对动态相数管理技术的研究,采用分段化负载电流区间的方法,根据不同负载情况对应决定需要工作的相位支路数,从而保持工作相位的平均电流在高效率区间,从而提高CPU供电系统的整体效率,实现系统效率在全负载范围内的最优化。zMKednc

图10.  动态相数管理效率对比zMKednc

图11. IS6608A 自动升降相波形变化zMKednc

长工微背景介绍zMKednc

东莞市长工微电子有限公司成立于2016年5月,拥有数十人专业开发运营团队,致力于运用于电源集成芯片市场,在行业和应用的进步中,以国际视野不断创新,以每年推出近十款系列芯片的速 度占领中高端市场,坚持自主研发和运用行业资源,目标成为国内细分行业的龙头企业。同时,东莞长工微电子有限公司基于服务器的应用推出BUCK电源系列全套的解决方案,突破了之前国外芯片垄断的现状。方案包括了国内首颗一流CPU多相并联电源芯片(IS6608A),以及其他国外占比率最高的几款芯片种类,应用范围包括了4A到280A之内的BUCK电源所有负载要求,产品广泛应用在计算机、通讯、消费电子、AI智能等多个领域。zMKednc

联系电话:0769-22232665zMKednc

企业邮箱:sales@innovisionsemi.comzMKednc

责编:Amy GuanzMKednc

  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 如何实现最精确的授时和同步? 在为关键基础设施制定PNT解决方案时,运营商必须做出两个最关键的决策:1) 是否应在架构的每一层上部署弹性、冗余和安全性?2) 应采用哪种安全策略?
  • 如何在高压应用中利用反相降压-升压拓扑 对于需要生成负电压轨的应用,可以考虑多种拓扑结构,如“生成负电压的艺术”一文所述。但是,如果输入和/或输出端的绝对电压超过24V,并且所需的输出电流可以达到几安,则充电泵和LDO负压稳压器将会因其低电流能力被弃用,而其电磁组件的尺寸,会导致反激式和Ćuk转换器解决方案变得相当复杂。因此,在这种条件下,反相降压-升压拓扑能在高效率和小尺寸之间达成较好的折衷效果。
  • 西工大打破吉尼斯世界纪录,扑翼式无人机单次充电飞行15 据西北工业大学官宣其扑翼式无人机单次充电飞行时间获得新的吉尼斯世界纪录,认定的纪录时间为 2 小时 34 分 38 秒 62(突破 154 分钟)。本次刷新世界纪录的“云鸮”扑翼式无人机采用了高升力大推力柔性扑动翼设计、高效仿生驱动系统设计和微型飞控导航一体化集成等关键技术,翼展 1.82m,空载起飞重量为 1kg,手抛起飞,滑翔降落,能够按设定航线自主飞行,飞行过程中能实时变更航线。
  • 电化学腐蚀制备新技术发表,“一步到位”制作电池电极 据了解,天津大学“英才计划”特聘研究员吉科猛团队联合湖南大学谭勇文教授团队利用钴磷合金研发出了仅用一步即可制成电池电极的电化学腐蚀制备技术,该相关研究成果将于近日发表在国际期刊《先进材料》上。
  • 金升阳汽车电子一站式电源解决方案 金升阳汽车电子一站式电源解决方案
  • 满足车规级、医规级的芯片级DC/DC电源——B0505ST16-W 金升阳推出芯片级隔离电源产品B0505ST16-W5,为高端芯片应用助力。金升阳芯片级电源B0505ST16-W5采用新一代自主研发技术,电路技术和电气性能都有质的提高,在汽车电子等领域,朝着小型化、功能集成化的方向迈进。
  • 实现测试测量突破性创新,采用ASIC还是FPGA? 作为世界创新的幕后英雄,特别是在电子器件和通信技术方面,工程师们要开发测试设备,验证这些新技术,以把新技术推向市场。这些工程师必须运行尖端技术,处理预测行业和创新未来的挑战。在开创未来的过程中,测试测量工程师面临的基础性创新挑战之一,是确定设计中采用专用集成电路(ASIC)还是现场可编程门阵列(FPGA)。
  • 大联大品佳集团推出基于Infineon iMotion产品的冰箱 大联大控股宣布,其旗下品佳推出基于英飞凌(Infineon)IMC101T的冰箱压缩机方案。
  • 低功耗“刚需”加速物联网应用落地,用独特MCU设计的省 低功耗MCU涉及的关键技术和设计挑战非常多,从如何定义系统架构、构建平台和MCU生态系统到数字电路设计,从工艺的选择到模拟电路设计,从可靠性设计到低功耗设计,从应用创新到满足客户各种需求等,每方面都对设计公司提出很高要求……
  • 无线充解决方案 SCT6324X系列是一款高度集成的电源管理IC,能够实现符合WPC规范的无线电源发射器系统的高性能、高效率和成本效益,以支持高达20W的功率传输,适用特定于无线应用程序的控制器或基于通用MCU的发射器控制器。
  • 谈谈智能舱座应用 智能舱座的出现体现了人们对于智能汽车的向往,注重车内感知系统和交互模式,那么随着车内感知系统和交互模式的升级,对车规级芯片的需求与要求日益增长。
  • 芯海科技聚焦汽车电子未来发展,着力打造全场景应用产品 芯海科技聚焦汽车电子未来发展,着力打造全场景应用产品生态
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了