中心議題：

• 耦合線圈拓撲在多相轉換器中的使用

解決方案：

• 在多相轉換器中使用耦合線圈拓撲
• 在相同輸出紋波電壓下通過降低每相的紋波避免增大開關損耗
• 低漏感還有助於提高轉換器的瞬態響應

摘要：交錯工作的多相轉換器或同步整流buckzhuanhuanqitongchangyongyuweichuliqigongdian，shijiyingyongzhongzhexiedianluhuizaidianganzhongyinrujiaodadewenbodianliu，shizhuanhuanqichanshengxiangdangdadekaiguansunhao。weilejiangdikaiguansunhao，keyizaiduoxiangzhuanhuanqizhongshiyongouhexianquantuopu
，ouhexianquanzaibuzengjiashuchudianyawenbodeqiantixiajianshaoxiangdebodong，congertigaodianyuanxiaolv。ciwai

，ouhexianquantuopujiehediloudiandiangan
，youzhuyutigaozhuanhuanqideshuntaixiangying。

引言
當前，高性能微處理器的供電需要具有快速瞬態響應能力的大電流、低電壓DC-DC轉換器。這些電源必須在輸出1V或更低電壓時
，能夠提供大於100A的(de)電(dian)流(liu)
，除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)
，它(ta)們(men)還(hai)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)在(zai)納(na)秒(miao)級(ji)響(xiang)應(ying)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)瞬(shun)變(bian)。負(fu)載(zai)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)，電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)保(bao)持(chi)在(zai)非(fei)常(chang)窄(zhai)的(de)穩(wen)壓(ya)邊(bian)界(jie)以(yi)內(nei)。當(dang)然(ran)，負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da)時(shi)允(yun)許(xu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)出(chu)現(xian)少(shao)量(liang)“跌落”，但須控製在穩壓邊界內。

微處理器大多采用同步buck轉換器，典型情況下，這些轉換器用來將12V的總線電壓降壓轉換到1.0V或更低電壓。同時還要求buck轉(zhuan)換(huan)器(qi)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)並(bing)可(ke)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)
，為(wei)了(le)達(da)到(dao)這(zhe)一(yi)要(yao)求(qiu)，通(tong)常(chang)使(shi)用(yong)小(xiao)尺(chi)寸(cun)電(dian)感(gan)

，以(yi)便(bian)電(dian)流(liu)能(neng)夠(gou)快(kuai)速(su)上(shang)升(sheng)並(bing)有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)小(xiao)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)尺(chi)寸(cun)。但(dan)這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)：小電感值會使電感的紋波電流較大，轉換器的開關損耗也比較大。

錯cuo相xiang工gong作zuo的de多duo相xiang轉zhuan換huan器qi能neng夠gou從cong根gen本ben上shang抑yi製zhi輸shu出chu電dian容rong的de紋wen波bo電dian流liu，允yun許xu設she計ji人ren員yuan使shi用yong較jiao小xiao尺chi寸cun的de輸shu出chu電dian容rong，而er且qie不bu會hui影ying響xiang電dian壓ya紋wen波bo。另ling外wai
，它ta們men也ye可ke以yi減jian小xiao每mei相xiang的de電dian感gan

，使shi電dian源yuan能neng夠gou更geng快kuai地di響xiang應ying負fu載zai電dian流liu的de變bian化hua。但dan會hui引yin入ru另ling一yi問wen題ti
，由you於yu降jiang低di了le非fei耦ou合he多duo相xiangbuck轉換器的每相電感，每相的紋波電流增大，再次導致開關損耗和線圈損耗增大。

yizhongtidaifanganshizaiduoxiangzhuanhuanqizhongshiyongouhexianquantuopu
，zaixiangtongshuchuwenbodianyaxiatongguojiangdimeixiangdewenbobimianzengdakaiguansunhao。lingwai，ruguoshiyongouhexianquan
，dilouganhaiyouzhuyutigaozhuanhuanqideshuntaixiangying。

耦合線圈拓撲
目前
，從市場上可以找到多種工業標準的多相buck控製器和轉換器，本文采用MAX8686控製器進行測試，比較多相轉換器中耦合線圈與非耦合線圈拓撲的性能。兩片MAX8686控製器用於構建兩相buck轉換器。

MAX8686為電流模式
、同步PWM降壓調節器
，內置MOSFET。控製器工作在4.5V至20V輸入電源範圍，提供可調節的0.7V至5.5V輸出電壓，每相電流可達25A。控製器可以配置成單相及多相操作
，多相工作時MAX8686能夠工作在主
、從模式。

圖1電路給出了兩種架構：采用耦合線圈和非耦合線圈的兩相轉換器。L_{OUT_WINDING1}和L_{OUT_WINDING2}可以是相互耦合的兩個線圈，也可以是兩個物理上相互獨立的電感。采用耦合線圈時，兩個線圈之間的連接方式(如：同相或錯相)非常重要。

圖2所示原型設計電路板采用MAX8686，轉換器工作在400kHz

；輸入電壓為12V、輸出電壓為1.2V

，最大額定電流為50A。+70°C、200 LFM空氣流通條件下，轉換器能夠提供高達40A的電流。
電感問題
圖3所示為兩種電感連接形式下的電感電流和LX電壓波形，兩個電感為Vishay®公司的0.56µH-IHLP-4040DZ-11。

電感電流在輸出電容內疊加
，圖3b和圖3c表示轉換器采用兩個線圈耦合情況下的波形，這裏使用的耦合線圈為BI Technologies的HM00-07559LFTR
，自感為0.6µH (典型值)、漏感為0.3µH (最小值)。圖3b所示為耦合線圈按照錯相方式連接時的電感電流波形；圖3c所示為耦合線圈按照同相方式連接時的電感電流波形。不推薦使用同相連接，因為它會增大每相電流
，降低轉換器效率。

圖3a所示采用兩個獨立電感
，每相隻有一個電流脈衝通過每個電感；相比之下
，圖3b和圖3c中zhong，耦ou合he線xian圈quan在zai每mei個ge開kai關guan周zhou期qi通tong過guo兩liang個ge電dian流liu脈mai衝chong。但dan是shi，線xian圈quan連lian接jie成cheng同tong相xiang操cao作zuo時shi會hui在zai第di二er相xiang開kai啟qi時shi導dao致zhi電dian流liu下xia降jiang
，而er不bu是shi上shang升sheng。耦ou合he線xian圈quan架jia構gou中zhong，線xian圈quan連lian接jie成cheng錯cuo相xiang操cao作zuo時shi，可ke以yi抑yi製zhi電dian流liu紋wen波bo。使shi用yong兩liang個ge獨du立li電dian感gan時shi不bu存cun在zai連lian接jie極ji性xing問wen題ti，因yin為wei二er者zhe之zhi間jian沒mei有you互hu感gan。圖tu3d所示波形為采用耦合線圈時每相的電流，線圈連接成錯相操作
，負載電流為40A。