問題：

　　為什么使用DC-DC轉(zhuǎn)換器應(yīng)盡可能靠近負(fù)載的負(fù)載點（POL）電源,？

　　答案：

　　效率和精度是兩大優(yōu)勢,，但實現(xiàn)POL轉(zhuǎn)換需要特別注意穩(wěn)壓器設(shè)計。

　　接近電源,。這是提高電源軌的電壓精度,、效率和動態(tài)響應(yīng)的最佳方法之一。負(fù)載點轉(zhuǎn)換器是一種電源DC-DC轉(zhuǎn)換器,，放置在盡可能靠近負(fù)載的位置,，以接近電源。因POL轉(zhuǎn)換器受益的應(yīng)用包括高性能CPU、SoC和FPGA——它們對功率級的要求都越來越高,。例如,，在汽車應(yīng)用中，高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）——例如雷達(dá),、激光雷達(dá)和視覺系統(tǒng)——中使用的傳感器數(shù)量在穩(wěn)步倍增,，導(dǎo)致需要更快的數(shù)據(jù)處理（更多功耗）以最小的延遲檢測和跟蹤周圍的物體。

　　在這些數(shù)字系統(tǒng)中,，有很多都使用高電流和低電壓,，因此更需要盡可能縮短電源和負(fù)載之間的距離。高電流導(dǎo)致的一個明顯問題是,，從轉(zhuǎn)換器到負(fù)載,，線路產(chǎn)生的電壓會不斷下降。圖1和圖2顯示了電源和負(fù)載之間引線電阻的最小化如何使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓降最小化——本例中是控制器IC和為CPU供電的MOSFET,。

　　圖1.PCB走線較窄情況下的DC-DC輸出電壓降

　　圖2.PCB走線較寬情況下的DC-DC輸出電壓降

　　圖2所示的較寬PCB走線減小了壓降以達(dá)到精度要求，但還必須考慮寄生電感,。圖2中的PCB走線長度估計有約14.1 nh的電感,，如圖3的LTspice?模型所示。

　　圖3.PCB走線電感的LTspice模型

　　電感會抑制電流的動態(tài)變化di/dt,，當(dāng)負(fù)載變化時,，經(jīng)過該寄生電感的電流受其時間常數(shù)限制，瞬態(tài)響應(yīng)劣化,。寄生電感導(dǎo)致的結(jié)果是電壓下降,，如圖4中的仿真圖所示。

　　圖4.DC-DC輸出電壓突降和瞬態(tài)電流

　　將轉(zhuǎn)換器放在負(fù)載附近可使PCB電阻和寄生電感的影響最小,。DC-DC轉(zhuǎn)換器IC應(yīng)放置在最靠近CPU的位置,。注意，圖1和圖2顯示了傳統(tǒng)高電流電源（即開關(guān)模式控制器和外部FET）的原理圖,?？刂破鱂ET解決方案可以處理上述應(yīng)用所需的高電流負(fù)載?？刂破鹘鉀Q方案的問題是外部FET有空間要求,，因而可能難以獲得真正的POL穩(wěn)壓器解決方案，如圖5的示例布局所示,。

　　圖5.DC-DC轉(zhuǎn)換器與CPU的理想布局

　　控制器的一個替代方案是單芯片解決方案,，其中FET在轉(zhuǎn)換器IC內(nèi)部。例如,，LTC3310S單片降壓調(diào)節(jié)器（IC尺寸為3 mm×3 mm）可實現(xiàn)負(fù)載點解決方案,，單個IC最多可提供10 A電流，并聯(lián)多個IC可提供20 A電流。這些IC分別如圖6和圖12所示,。

　　圖6.LTC3310S降壓調(diào)節(jié)器

　　圖7.小尺寸LTC3310S支持POL布局

　　除了小封裝尺寸外,，LTC3310S還支持最大5 MHz的開關(guān)頻率——高頻工作可減小必要的輸出電容和整體解決方案PCB尺寸。圖8顯示了LTC3310S的負(fù)載瞬態(tài)性能,，其中8 A負(fù)載變化導(dǎo)致的輸出電壓偏移小于±40 mV,，此性能的實現(xiàn)只需要110μF輸出電容。

　　圖8.LTC3310S的瞬態(tài)響應(yīng)

　　盡管使用高功率單片POL轉(zhuǎn)換器具有明顯的優(yōu)點,，但有一個因素可能是攪局者：熱量,。如果轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的熱量過多，則它將無法用于已然很熱的系統(tǒng)中,。

　　在上述解決方案中,，LTC3310S內(nèi)部溫度升幅通過高效率操作而得以最小化，即使在CPU,、SoC和FPGA等高功耗器件周圍的惡劣溫度條件下,，它也能夠可靠地運行。此外,，LTC3310S內(nèi)置精密溫度傳感器,，支持通過SSTT引腳測量內(nèi)部結(jié)溫，如圖10所示,，相應(yīng)的溫度傳感器特性如圖11所示,。

　　圖9.LTC3310S的熱攝像頭圖像

　　圖10.LTC3310S溫度檢測引腳

　　圖11.軟啟動和溫度監(jiān)控操作

　　某些單片穩(wěn)壓器可通過多相并聯(lián)操作擴(kuò)展到更高負(fù)載應(yīng)用。圖12顯示了多個LTC3310S器件并聯(lián)并錯相工作,，使得電流能力加倍,。

　　控制器的時鐘由RT引腳上的單個電阻設(shè)置，子節(jié)點的相對相位通過RT引腳上的電阻分壓器編程,。在圖12所示的情況中,，RT接地，將子節(jié)點設(shè)置為相對于控制器相移180°,。

　　圖13顯示了2通道轉(zhuǎn)換器的電感電流和輸出紋波電流,，如圖12所示。同相性能與雙反相性能進(jìn)行比較,。反相操作將輸出紋波電流（通過抵消）從14 A峰峰值（單相）降低到6 A峰峰值（雙相）,，而無需額外的外部濾波器。

　　結(jié)論

　　總之,，LTC3310S是一款高效且小型的POL解決方案,，適用于為高耗電CPU、SoC,、FPGA供電的高電流電源系統(tǒng),。其尺寸很小,，并可優(yōu)化功率效率，導(dǎo)致自發(fā)熱很低,，因而其可以非?？拷?fù)載。它可以輕松并聯(lián),，在多相解決方案中使用多個LTC3310S可提高功率,。

　　圖12.20 A雙相單片穩(wěn)壓器POL解決方案

　　圖13.比較兩個版本的雙通道轉(zhuǎn)換器的電感電流和輸出電流：（a） 同相通道與 （b） 反相通道