矽力杰 | 多相Buck电源

新基建推动5G通信与互联网数据中心双线发展，数据存储及计算处理的需求激增，核心运算处理器的速度要求变高，运算量增多；如何为处理器提供高品质的稳定电源输出及功能丰富的数字调节监测功能，提升效率是多相电源芯片的关键技术。

什么是多相Buck电源？

应用场景

大数据，云计算，人工智能概念的兴起，通信基站，数据中心等基建设施及汽车电动智能化催生出的自动驾驶等终端应用都需要耗电更大的CPU，GPU及ASIC来支持更为强劲的算力需求。这对供电电压调节器模块 (VRM/Vcore) 和负载点电源 (PoL) 提出了严峻挑战，包括：更高的效率、更高的功率密度，同时满足处理器di/dt>1000A/us瞬态响应要求。

 

拓扑架构

常说的多相Buck电源包含控制器和DrMOS，是一种多路交错并联的同步Buck拓扑，被公认为是此类应用场景的最佳解决方案。以广泛应用的12V直流母线，转换到核心类负载所需较低电压 (0.5V~2V) 的场合为例，其基于多相Buck的小占空比供电架构方案如下。

 

 

每相Buck对应的半桥MOSFET可由包含驱动和温度/电流检测的DrMOS代替，由一个控制器采集反馈的电压、电流、温度/错误等信号，并发出各PWM波实现功率的闭环控制。控制器可通过特定协议的通信接口 (如PMBus，AVSBus，SVID，SVI2/3，PWM-VID等) 和信号指示IO口，与系统上位机或负载处理器进行信号交互。

架构优势

• 每一相发波相位交错，稳态电感电流的波形峰谷一定程度上相互抵消，提高等效开关频率，减小了输入和输出的电流纹波和电压纹波；
• 每一相可使用更小感值和体积的电感，并联情况下通过占空比重叠，可实现更高的di/dt，和更快的动态响应；
• 采用耦合电感技术后可继续放大上述优势；
• 方便的轻载高效管理，可简单通过关闭某几相实现，即自动切相；
• 并联更多相数可方便拓展输出电流，且实现分散的热源压力，分布式散热管理。

 

矽力杰多相Buck电源方案

SQ51201 N≤6单电源轨控制器

SQ51201是一款大电流多相Buck控制器，能够为高性能ASIC提供高品质的稳定电源输出方案。输出电压由至多6个DrMOS交错并联。实现300kHz~1MHz范围内可编程开关频率，与矽力杰DrMOS方案完全兼容。

SQ51201内置PMBus接口，线性模式下输出电压为0.25~2.5V，步长为1/512V；在VID模式下步长为5mV/10mV。采用基于纹波的自适应导通时间控制，为大电流应用提供快速瞬态响应。

SQ51201提供过压、欠压、过温和过流保护，同时检测远端反馈是否出现开路或短路，为负载点稳压器应用提供了一套完整的高级保护功能。

 

SQ51225 N+M≤5双电源轨控制器

SQ51225是一款N+M≤5双轨Buck控制器，可以在5相以内对每一相进行电源轨及相位次序的灵活分配。能够为高性能 ASIC 提供高品质的稳定电源输出方案，实现300kHz~2MHz 范围内可编程开关频率，并与矽力杰DrMOS方案完全兼容。

SQ51225内置PMBus和AVSBus，在5mV VID模式或1mV步进模式运行时提供0.25V~1.52V的输出电压。采用基于纹波的自适应导通时间控制，为大电流应用提供快速瞬态响应。

SQ51225提供过压、欠压、过温和过流保护, 可检测远端反馈出现开路，为负载点稳压器应用提供了一套完整的高级保护功能。

 

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