电压调整器模块VRM的多通道SR-Buck转换器

　　随着对VRM输出电流的需求越来越大，SR-Buck转换器的元器件已满足不了新一代微处理器100 A的需求；此外，制造大电流的滤波电感也十分困难。有的文献介绍：当输出电流为15 A和60 A时制造滤波电感要分别采用外径为12.7 mm（0.5 in）或22.86 mm（0.9 in）的环形磁心，导线分别采用φ1．291 mm（16 AWL）或φ3.264 mm（8AWG）。

　　输出电流越大、导线越粗、制造环形磁心电感越困难。为了解决这个问题，研究开发了一种多相（Multi phase）SR－Buck转换器方案，称为多通道（MulTI-channel）SR－Buck转换器，几个SR-Buck转换器模块并联，其输出采用交错（interleaving）控制，即移相控制，并联接到输出滤波电容上。这种方法可以保证VRM的输出纹波小，并艮由于每一个SR－Buck转换器模块的输出滤波电感减小，也大大改善了VRM的输出瞬态响应。

　　图1（a）为3通道SR－Buck转换器的电路图，图中有3个SR Buck转换器模块，每个模块都由主开关管V、同步整流管V，（及相应的控制驱动电路）和滤波电感L1,L2和L3组成。3个模块的输人端各自接输人电压Ui输出采用交错控制，3个模块并联后，再接到输出滤波电容上。

　　图1 3通道（三相）SR Buck转换器的电路图及电流波形图

　　3个模块的驱动脉冲是交错（移相）同步的，3个驱动脉冲在时间上相差T／3（T为模块的开关周期），也就是3个驱动脉冲移相控制，相位互差120°（所以这种方案也称为多相结构，使3个电感电流的波形iLl、iL2、iL3在相位上也相互差120°。）VRM的输出电流为

　　io＝iLl＋iL2＋iL3

　　输出电流的频率为3f， 为模块的开关频率。通道数n越多，输出电流的纹波频率fo＝nf越高。

　　图1（b）给出了3通道SR-Buck转换器的各模块交错控制电感电流波形iL1,iL2,iL3及并联后的输出电流io。假设模块的开关频率为500 kHz，则输出电流的纹波频率为1.5 MHz。

　　多通道SR-Buck转换器作为VRM的主电路，与单通道相比，其优点是多个Buck模块并联，输出功率容易扩展，提高了可靠性，输出电压和电流的纹波频率高、幅度小。当给定输出电压纹波时，其滤波电感可以减小，从而提高了VRM的瞬态响应速度。
 
　　多通道SR-Buck转换器要采用并联均流措施，以保证模块之间电流的均匀分配，热应力也比较均匀，以防止一个或多个模块运行于极限电流而损坏。如果设计多通道SR Buck转换器中的各模块工作在不连续模式，则不需要专门的均流控制，只要控制它们的占空比一致，就可以较好地实现均流。