ZHCAA82B April 2017 – April 2021 CSD95490Q5MC , TPS40140 , TPS40322 , TPS40422 , TPS40425 , TPS40428 , TPS51631 , TPS53622 , TPS53631 , TPS53632 , TPS53641 , TPS53647 , TPS53659 , TPS53661 , TPS53667 , TPS53679 , TPS53681
3.3 熱性能和效率改進
根據定義，單相轉換器的所有輸出功率都流經一個電感器和一對 FET。任何功率損失僅涉及這些組件。對于輸出電流大于 100A 的應用，尋找額定電流如此大的 FET 和電感器變得十分困難且成本高昂。將設計的全部損失集中到 PCB 的一小部分區域和一組元件上會導致不必要的效率的降低。
多相調節器會將功率損耗均勻地分布在所有相位上。每個相位只處理總輸出電流的一部分，因此選擇 FET 和電感器變得更容易，因為在這些元件上施加的熱應力更小。與等效單相設計相比，整個負載范圍內的調節器效率也更高。由于電容器中較低的紋波電流產生的自熱效應更小并使功率損耗更低，因此，通過前面討論的 CIN 和 COUT 的降低，性能得到進一步改善。
圖 3-5現代直流/直流控制器允許根據負載電流按需添加和刪除相位，如 中所示。可以對這些添加和刪除的相位進行調整以適應各種 FET 和電感器組合，從而在多種應用和條件下實現更高的效率。
圖 3-5 效率與相數在低電流下，使用較少的相位，直至單相在非連續導通模式 下運行，以盡可能減少 FET 開關損耗以及與每個相位的功率級和柵極驅動器相關的電流消耗。隨著負載電流的增加，導通損耗開始主導開關損耗，更多的相位被激活以盡可能保持高效率。開啟相位的理想設定點出現在兩條效率曲線的交點處。例如，當下降的單相效率曲線與上升的兩相效率曲線交叉時，應接通第二相。
圖 3-6 描述了采用 TPS53661 控制器和 CSD95372B 功率級的五相設計的效率曲線。此設計要求 VIN = 12V，VOUT = 1.8V，使用 600khz 的開關頻率和 150nH 的電感器。從 5A 到 200A，效率保持在 90% 以上，這是一項僅用單相降壓器無法實現的優勢。
圖 3-6 TPS53661 5-PH 效率曲線