多通道SR-Buck转换器的设计考虑

　　通道数目（并联模块数）的确定

　　前面已经说过，交错控制可以减小输出电压的纹波，提高纹波频率，使输出滤波电容和解耦电容最小。同时交错控制还可以改善散热条件，使封装方便。模块并联的最佳通道数目n与VRM的成本有关。研究表明，输出电流越大，电感制造越困难，还要加散热器，增加了成本。但多通道SR－Buck转换器在小电流时成本也要上升。以500 kHz，12 V输入，1.5 V输出的VRM为例，在不加散热器的情况下，单通道（n＝1）SR-Luck转换器只适用于30A以下的VRM；当输出电流为50A时，如果不用多通道方案而仍用单通道方案时，则为了得到所需要的瞬态响应，设计时必须要用大量的滤波电容和解耦电容，使电源的体积增大。对于输出电流为50A的VRM以n取2～3为宜；对于输出电流为100 A的VRM，则n取4是比较合适的。

　　折中考虑瞬态晌应和VRM效率

　　在设计时，不仅要考虑VRM输出纹波的大小，而且还要从瞬态响应和VRM效率两者折中考虑。例如，设计时希望VRM的输出滤波电感要小，这样可以使瞬态响应快。但是减小电感会使输出电流的纹波增大，从而增大了电流的有效值，使导电损耗加大。又由于电感电流峰值的增加，使Buck开关的关断损耗加大，囚而VRM的效率下降。此外，提高开关频率，也会使瞬态响应变好，但这样会提高开关的关断损耗，降低VRM的效率。所以在设计时必须折中考虑瞬态响应和VRM效率，来选择通道数、开关频率和LC滤波参数等。

　　把得到输出响应最快而效率又最高的最大电感，称为临界电感（Critical Inductance）。对于常规的SR-Buck转换器，由于所需要的滤波电感较大，要同时满足下一代微处理器的低电压、大电流、高速转换、高转换效率，并使瞬态电压变化在±2％范围以内等要求，则需要很大的解耦电容、但是安装的空间是有限的，增大解耦电容的方案是无法实现的。为此，有的文献提出用输出电压纹波小，因而滤波电感也可以小的多通道准方波（QSW）SW－Buck转换器方案作为新一代微处理器的VRM。

　　当VRM的输出电流i有一个突变△Imax时，为了保持输出电压Uo在电压调整的范围△Uo以内，所需要的最小滤波电容CF min可以用下式来计算

　　式中 LF--总输出滤波电感。

　　下面介绍一个参数设计的例子：

　　给定VRM的参数包括：输入电压12 V，输出电压0.9～1.5 V，输出电流0～50A，电流转换速率为50A／μs，输出电压纹波为5％。开关频率为400 kHz，采用双通道SR-Buck转换器，通道数目n＝2。

　　折中考虑瞬态响应和VRM的效率，选择总输出滤波电感为LF＝500 nH，每个SR-Buck转换器的滤波电感LF/2=250 nH。输出滤波电容CF＝19 mF，其中包括21只220pF／2.5 V POSCAP，27 33μF／2.5 V陶瓷电容，9只1500 μF／4V钽电容。      

　　按照上述设计，VRM样机的实测效率为81％（负载为50A），均流误差不大于5％。