中心議題：

• 耦合線圈拓撲在多相轉換器中的使用

解決方案：

• 在多相轉換器中使用耦合線圈拓撲
• 在相同輸出紋波電壓下通過降低每相的紋波避免增大開關損耗
• 低漏感還有助於提高轉換器的瞬態響應

摘要：交錯工作的多相轉換器或同步整流buck轉(zhuan)換(huan)器(qi)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)供(gong)電(dian)
，實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)這(zhe)些(xie)電(dian)路(lu)會(hui)在(zai)電(dian)感(gan)中(zhong)引(yin)入(ru)較(jiao)大(da)的(de)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)
，使(shi)轉(zhuan)換(huan)器(qi)產(chan)生(sheng)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)，可(ke)以(yi)在(zai)多(duo)相(xiang)轉(zhuan)換(huan)器(qi)中(zhong)使(shi)用(yong)耦(ou)合(he)線(xian)圈(quan)拓(tuo)撲(pu)，耦(ou)合(he)線(xian)圈(quan)在(zai)不(bu)增(zeng)加(jia)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)紋(wen)波(bo)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)減(jian)少(shao)相(xiang)的(de)波(bo)動(dong)
，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)效(xiao)率(lv)。此(ci)外(wai)，耦(ou)合(he)線(xian)圈(quan)拓(tuo)撲(pu)結(jie)合(he)低(di)漏(lou)電(dian)電(dian)感(gan)，有(you)助(zhu)於(yu)提(ti)高(gao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)。

引言
當前，高性能微處理器的供電需要具有快速瞬態響應能力的大電流、低電壓DC-DC轉換器。這些電源必須在輸出1V或更低電壓時，能夠提供大於100A的de電dian流liu
，除chu此ci之zhi外wai
，它ta們men還hai必bi須xu能neng夠gou在zai納na秒miao級ji響xiang應ying負fu載zai電dian流liu瞬shun變bian。負fu載zai發fa生sheng變bian化hua時shi，電dian源yuan輸shu出chu電dian壓ya必bi須xu保bao持chi在zai非fei常chang窄zhai的de穩wen壓ya邊bian界jie以yi內nei。當dang然ran
，負fu載zai電dian流liu增zeng大da時shi允yun許xu輸shu出chu電dian壓ya出chu現xian少shao量liang“跌落”
，但須控製在穩壓邊界內。

微處理器大多采用同步buck轉換器，典型情況下，這些轉換器用來將12V的總線電壓降壓轉換到1.0V或更低電壓。同時還要求buckzhuanhuanqijuyougenggaodewendingxingbingkekuaisuxiangyingfuzaibianhua
，weiledadaozheyiyaoqiu，tongchangshiyongxiaochicundiangan，yibiandianliunenggoukuaisushangshengbingyouzhuyujianxiaoshuchudianrongchicun。danzhezhongfangancunzaiyigewenti：小電感值會使電感的紋波電流較大，轉換器的開關損耗也比較大。

錯cuo相xiang工gong作zuo的de多duo相xiang轉zhuan換huan器qi能neng夠gou從cong根gen本ben上shang抑yi製zhi輸shu出chu電dian容rong的de紋wen波bo電dian流liu，允yun許xu設she計ji人ren員yuan使shi用yong較jiao小xiao尺chi寸cun的de輸shu出chu電dian容rong
，而er且qie不bu會hui影ying響xiang電dian壓ya紋wen波bo。另ling外wai，它ta們men也ye可ke以yi減jian小xiao每mei相xiang的de電dian感gan，使shi電dian源yuan能neng夠gou更geng快kuai地di響xiang應ying負fu載zai電dian流liu的de變bian化hua。但dan會hui引yin入ru另ling一yi問wen題ti
，由you於yu降jiang低di了le非fei耦ou合he多duo相xiangbuck轉換器的每相電感
，每相的紋波電流增大，再次導致開關損耗和線圈損耗增大。

yizhongtidaifanganshizaiduoxiangzhuanhuanqizhongshiyongouhexianquantuopu
，zaixiangtongshuchuwenbodianyaxiatongguojiangdimeixiangdewenbobimianzengdakaiguansunhao。lingwai，ruguoshiyongouhexianquan，dilouganhaiyouzhuyutigaozhuanhuanqideshuntaixiangying。

耦合線圈拓撲
目前，從市場上可以找到多種工業標準的多相buck控製器和轉換器，本文采用MAX8686控製器進行測試
，比較多相轉換器中耦合線圈與非耦合線圈拓撲的性能。兩片MAX8686控製器用於構建兩相buck轉換器。

MAX8686為電流模式、同步PWM降壓調節器，內置MOSFET。控製器工作在4.5V至20V輸入電源範圍
，提供可調節的0.7V至5.5V輸出電壓
，每相電流可達25A。控製器可以配置成單相及多相操作
，多相工作時MAX8686能夠工作在主、從模式。

圖1電路給出了兩種架構：采用耦合線圈和非耦合線圈的兩相轉換器。L_{OUT_WINDING1}和L_{OUT_WINDING2}可以是相互耦合的兩個線圈
，也可以是兩個物理上相互獨立的電感。采用耦合線圈時，兩個線圈之間的連接方式(如：同相或錯相)非常重要。

圖2所示原型設計電路板采用MAX8686，轉換器工作在400kHz；輸入電壓為12V、輸出電壓為1.2V

，最大額定電流為50A。+70°C

、200 LFM空氣流通條件下
，轉換器能夠提供高達40A的電流。
電感問題
圖3所示為兩種電感連接形式下的電感電流和LX電壓波形，兩個電感為Vishay®公司的0.56µH-IHLP-4040DZ-11。

電感電流在輸出電容內疊加
，圖3b和圖3c表示轉換器采用兩個線圈耦合情況下的波形，這裏使用的耦合線圈為BI Technologies的HM00-07559LFTR
，自感為0.6µH (典型值)、漏感為0.3µH (最小值)。圖3b所示為耦合線圈按照錯相方式連接時的電感電流波形；圖3c所示為耦合線圈按照同相方式連接時的電感電流波形。不推薦使用同相連接，因為它會增大每相電流，降低轉換器效率。

圖3a所示采用兩個獨立電感，每相隻有一個電流脈衝通過每個電感；相比之下，圖3b和圖3c中(zhong)，耦(ou)合(he)線(xian)圈(quan)在(zai)每(mei)個(ge)開(kai)關(guan)周(zhou)期(qi)通(tong)過(guo)兩(liang)個(ge)電(dian)流(liu)脈(mai)衝(chong)。但(dan)是(shi)
，線(xian)圈(quan)連(lian)接(jie)成(cheng)同(tong)相(xiang)操(cao)作(zuo)時(shi)會(hui)在(zai)第(di)二(er)相(xiang)開(kai)啟(qi)時(shi)導(dao)致(zhi)電(dian)流(liu)下(xia)降(jiang)，而(er)不(bu)是(shi)上(shang)升(sheng)。耦(ou)合(he)線(xian)圈(quan)架(jia)構(gou)中(zhong)，線(xian)圈(quan)連(lian)接(jie)成(cheng)錯(cuo)相(xiang)操(cao)作(zuo)時(shi)
，可(ke)以(yi)抑(yi)製(zhi)電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)。使(shi)用(yong)兩(liang)個(ge)獨(du)立(li)電(dian)感(gan)時(shi)不(bu)存(cun)在(zai)連(lian)接(jie)極(ji)性(xing)問(wen)題(ti)，因(yin)為(wei)二(er)者(zhe)之(zhi)間(jian)沒(mei)有(you)互(hu)感(gan)。圖(tu)3d所示波形為采用耦合線圈時每相的電流，線圈連接成錯相操作，負載電流為40A。