從單個同步降壓轉換器生成多個輸出非常簡單

　　許多系統板需要多個電壓軌來驅動遍佈半導體板的各種半導體IC。例如，考慮一個現代機頂盒(STB)。它包括從片上系統(SOC)到像晶片邏輯、Wi-Fi、HDMI、乙太網PHY和諸如USB和SDIF等介面的裝置。此外，它還包括RF / IF功能和時鐘，因為所有這些裝置消耗大量的功率，風扇需要冷卻。為了最小化噪聲，一個好的設計還分離模擬和數字電源軌。因此，SOC需要1.8伏或更低的核心電壓，而其I/OS需要3.3伏電源。同樣，USB埠使用5 V電源，風扇也是如此。簡而言之，單個系統板需要多個電源軌來操作。

　　傳統上，為了產生這些多個電壓，設計者已經使用多個開關轉換器或低壓差穩壓器(LDO)從最接近的電壓匯流排降壓電壓。除了增加系統板的成本和空間外，使用多個開關穩壓器或LDO也意味著更多的功耗和更低的整體效率。另一種更簡單的方法是從單個同步降壓調節器產生多個電壓。

　　多輸出同步變流器

　　雖然，產生多個輸出電壓的單同步降壓調節器是可用的，例如線性技術的LM500 6，它們使用耦合電感器和相關的多個外部MOSFET，以及二極體整流以產生兩個或更多電壓輸出。一個典型的基於LM500 6的採用耦合電感器的降壓轉換器如圖1中所示。生成兩個或多個輸出所需的附加元件使用更多的空間和增加成本，同時降低效率，從而挫敗了它的使用。因此，為了儘量減少外部元件，同時克服設計變壓器或耦合電感的繁瑣，德克薩斯儀器和線性技術等供應商已經推出了下一代整合多輸出同步降壓開關穩壓器，簡化了這些任務。ROM較小的足跡而不影響效率。

　　線性技術LM500 6雙輸出同步降壓變換器圖

　　圖1:採用耦合電感的雙輸出同步降壓變換器。

　　以TI的多通道同步Buck變換器為例，如TPS65 261(圖2)。該單片多通道同步降壓轉換器在晶片上整合了三個降壓轉換器，使三個不同的電壓輸出從單個輸入電源輸出，輸出電流額定為3 A/2 A/2 A。TI描述了其產品資料表中的部分，每個降壓轉換器都是獨立的。NT與專用啟用，軟啟動和環路補償引腳。每個降壓晶片上的反饋電壓基準為0.6 V。其寬輸入電源電壓範圍為4.5 VDC至18 VDC包含大部分中間匯流排電壓，工作電壓為5 V、9 V、12 V或15 VDC電源匯流排。轉換器的開關頻率可以用外部電阻器從250 kHz調整到2 MHz。額定電流稍高的類似部件是TPS65 250。Buck 1被額定為3.5 A的最大電流，而Buck 2和3分別被額定為2.5 A的最大電流。不像TPS65 261，它在32引腳VQFN封裝中，TPS65 250被容納在40引腳QFN中。

　　德克薩斯儀器TPS65 261三電平同步降壓變換器簡圖

　　圖2：TI三重同步降壓轉換器TPS65 261的功能框圖。

　　為了最小化輸入濾波器的要求，片上降壓電路1的開關時鐘相對於Buck 2和Buck 3的時鐘為180度，而Buck 2和Buck 3的時鐘同相執行。此外，為了實現輸出電壓的適當排序，多輸出同步轉換器包含每個降壓的專用啟動和軟啟動引腳。更重要的是，它具有電源良好(PGOD)引腳來監督降壓轉換器的每個輸出電壓。事實上，電源好引腳斷言當任何輸出電壓不工作。因此，保護轉換器免受過載和過溫故障條件的影響。事實上，根據TI，內部熱關斷電路迫使器件停止開關，如果結溫超過160°C，器件重新啟動功率上升序列時，結溫下降到140°C標記以下。此外，為了在輕負載下獲得更高的效率，TPS65 261在輕負載電流下進入高效率的脈衝跳躍模式(PSM)操作。

　　使用TPS65 261的三輸出同步降壓轉換器如圖3所示。在TPS65 261資料表中，用於該三輸出轉換器的設計引數如表1所示。在產品的資料表中描述了輸出電感器的值，以及輸入和輸出電容器。基於轉換器的電流模式控制方案，資料表顯示瞭如何選擇環路補償電路的頻率和分量。

　　德克薩斯儀器三輸出同步降壓變換器簡圖

　　圖3：基於TPS65 261的三輸出同步降壓轉換器。

　　設計引數示例值

　　VUT1 1.2 V

　　IOUT1 3 A

　　VUT2 3.3 V

　　IOUT2 2 A

　　VUT3 1.8 V

　　IOUT3 2 A

　　瞬態響應1負載階躍±5%

　　輸入電壓12伏正常，4.5伏至18伏

　　輸出電壓紋波±1%

　　開關頻率600千赫

　　表1：基於TPS65 261的三輸出同步降壓轉換器的設計引數。

　　多輸出μ模組調節器

　　類似地，線性技術已經引入了一種四輸出降壓型μ模組調節器，指定LTM464 4，並可配置為單、雙、三或四輸出解決方案。這種靈活性使系統設計者依賴於一個簡單而緊湊的μ模組調節器，線性技術說。根據該公司，有四個獨立的調節器與相關的DC/DC控制器、電源開關、電感器和補償元件在9×15×5.01毫米BGA封裝中。每個調節器能夠提供高達4A的連續輸出電流。如圖4所示，只需要8個外部陶瓷電容器和4個反饋電阻來調節在0.6V到5.5VDC之間的4個獨立可調輸出。獨立的輸入引腳使4個通道從不同的電源或共同電源軌(S)從4VDC到14VDC。LTM464是通訊應用的理想選擇。

　　線性技術的四路DC/DCμ模組調節器

　　圖4:線性技術的四元DC/DCμ模組調節器只需要少量的外部陶瓷電容器和反饋電阻器來調節4個獨立的可調輸出，在0.6V到5.5VDC之間。

　　對於較低的輸出電流，線性提供了LTC3544，這是一個四路同步降壓調節器與四個獨立的輸出，提供高達300毫安，2000毫安，200毫安和100毫安輸出電流，分別。然而，輸入電壓範圍被限制為2.25 V至5.5 V。建議用於李離子/聚合物電池供電的應用，並在低剖面16引腳QFN封裝。類似地，對於汽車應用，線性提供其LT3504調節器。

　　對於需要三重輸出的應用，線性引入了包括三個降壓穩壓器的LT3514，分別提供2 A、1 A和1輸出電流。該器件具有寬的工作輸入範圍為3.2 V至36 V。片上升壓調節器允許每個通道執行高達100%佔空比。

　　綜上所述，目前有許多可提供多輸出同步降壓降壓型DC/DC轉換器和調節器的源，它們簡化了使用單個輸入電壓範圍設計具有多個輸出電壓的降壓轉換器的任務。由於晶片上和封裝內的高整合度，僅需要少數外部元件來完成這樣的多輸出解決方案。