FPGA的60W~72W高密度電源的電氣性能、熱性能及布局設計之深入分析

—— In-Depth Analysis of Electrical, Thermal Performance and Layout Design of a 60W-72W High-Density Power Supply for FPGAs

作者：Alan Chern Afshin Odabaee 凌力爾特公司時間：2011-02-21 來源：電子產品世界

加入技術交流群
- 掃碼加入
  和技術大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

啟動、軟起動和均流

　　在啟動時，LTM4601 的軟起動功能通過使輸出電壓緩慢上升至其標稱值來防止產生大的浪涌電流。啟動時間與 VOUT 和軟起動電容器 (CSS) 之間的關系式為：

本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/117025.htm

　　例如：在未進行裕度調節(jié)的情況下，一個 0.1μF 的軟起動電容器將產生一個 8ms (標稱值) 的上升時間 (見圖 5)。

　　并聯穩(wěn)壓器之間的均流在從啟動至滿載的全過程中實現了良好的平衡。圖 6 示出了一個兩并聯 LTM4601 系統的均勻分布輸出電流曲線，當每個 LTM4601 均上升至 10A 的標稱輸出電流時，該系統總共可提供 20A 的輸出電流。

　　總之，DC/DC µModule 穩(wěn)壓器是獨立且完整的系統，其外形尺寸與 IC 芯片相當。扁平、高效率和均流能力造就了適合新一代數字系統的實用型高功率解決方案。憑借平衡的均流和平穩(wěn)均勻的啟動操作，在 48A 輸出電流條件下獲得了十分出色的熱性能。這款設計的簡單易行最大限度地縮短了開發(fā)時間，同時節(jié)省了板級空間。

　　熱性能和布局

　　通過并聯 4 個 DC/DC µModule 穩(wěn)壓器提供 72W 功率

　　在本文的第一部分里，我們討論了一款針對四 FPGA 設計的緊湊和扁平的 48A、1.5V DC/DC 穩(wěn)壓器解決方案。這種新方法采用了 4 個并聯的 DC/DC µModule 穩(wěn)壓器 (見圖 1)，以增加輸出電流并實現各器件之間的均流。該解決方案所依靠的是這些 µModule 穩(wěn)壓器之間的準確均流，以通過在一個狹小的表面積內均勻地散逸熱量來防止熱點的出現。每個 DC/DC µModule 器件都是一個完整的電源，具有板上電感器、DC/DC 控制器、MOSFET、補償電路和輸入/輸出旁路電容器。µModule 穩(wěn)壓器的占板面積僅為 15mm x 15mm，且高度僅為 2.8mm。這種扁平的外形可使空氣在整個電路上順暢地流動，同時將熱量從電路去除 (圖 7~10)。此外，由于其高度很低，因此這款解決方案不會對周圍的組件產生熱遮蔽，從而為實現整個系統的最佳熱性能提供了進一步的幫助。