筆記本電腦對計算能力的需求不斷增加，顯著增加了CPU時鐘頻率和電源電流。即將推出的移動CPU需要高達25A的核心電流來處理復雜的計算任務。傳統的單相解決方案難以提供如此高的電流。當CPU電源電壓（0.7V至1.8V）直接從高壓（最大值為21V）適配器輸入轉換時，單相MOSFET驅動器不夠強大，無法在沒有dV/dt直通問題的情況下高效驅動高電流MOSFET。

由此產生的 MOSFET 功率損耗過大會增加靠近 CPU 的熱應力，并縮短電池運行時間。高電流（25A）電感的物理尺寸變得大得令人無法接受，需要更多的低ESR輸出電容來處理更大的負載階躍。此外，電感焊盤附近PCB走線中的電流擁擠也會引起可靠性問題。因此，單相解決方案效率低下，體積龐大，并可能導致長期可靠性問題。

雙相開關是此應用的最佳解決方案。LTC1709-7 是一款雙相控制器，其驅動兩個同步降壓級 180 度異相，從而在不增加開關頻率的情況下減小了輸入和輸出電容器。相對較低的開關頻率和集成的高電流 MOSFET 驅動器有助于實現高功率轉換效率，從而最大限度地延長電池運行時間。由于輸出紋波電流消除，可以使用較低值、扁平的電感器，從而實現更快的負載瞬態響應并降低元件高度。LTC1709-7 還具有不連續導通模式和突發模式操作，以在 CPU 處于“睡眠”模式時將功率損耗降至最低。由于電流在兩個相同的通道之間平均分配，因此熱量分布均勻，PCB的長期可靠性得到提高。

設計示例

圖 1 顯示了 25A 移動 CPU 內核電源的原理圖。僅采用 8 個 IC、1 個纖巧型 SO-85 MOSFET 和 15 個 1μH 扁平表面貼裝電感器，6V 輸入和 25.80V/5A 輸出的效率約為 25%。在 <>A 至 <>A 的負載范圍內可保持超過 <>% 的效率。

圖1.25A 移動電壓調節模塊示意圖。

圖2顯示了測得的負載瞬態波形。負載電流在 0A 和 25A 之間變化。壓擺率為 30A/μs。當輸出端只有四個SP電容（270μF/2V）時，負載瞬態期間的最大輸出電壓變化小于190mVP-P.電阻R4和R6提供有源電壓定位，效率無損失。如果沒有有源電壓定位，則需要另外三個SP電容器。

圖2.以 25A 步進和 30A/μs 壓擺率加載瞬態波形。

表1比較了單相和雙相設計的性能和關鍵元件選擇。雙相技術節省了兩個270μF SP輸出電容和兩個10μF陶瓷輸入電容。在相同數量的MOSFET和相同的開關頻率下，雙相解決方案可實現更高的效率。雙相電路中的高效率和更均勻的電流分布可顯著降低MOSFET和電感器的溫升。

結論

與傳統的單相解決方案相比，基于 LTC1709-7 的雙相移動電壓調節模塊實現了更高的效率、更小的尺寸和更低的解決方案成本。雙相解決方案可延長電池壽命，最大限度地減少熱應力并提高長期可靠性。

審核編輯：郭婷