【导读】相较在传统的电压模式节制，电流模式节制具有多项上风，不仅动态相应更为迅捷，节制环路设计简便高效，还有具有快速、精准的逐周刻日流能力。为于进一步晋升负载瞬态相应的同时，缩减输出电容用量、减小方案体积并降低成本，可将有源电压定位(AVP)技能集成至采用电流模式节制的稳压器中。AVP技能会按照负载电流变化，自动调治方针输出电压。本文对于AVP技能睁开具体论述，并对于基在通用降压稳压器实现的AVP电路给出了切确推导。

LTM4650-2（15VIN/双路25A或者单路50A）系列电源模块将除了年夜容量输入、输出电容之外的所有功率器件集成在单一封装内，为体系设计职员提供高机能、高密度、简洁易用的解决方案。该系列模块还有采用峰值电流模式节制算法，可轻松实现并联扩容，以晋升输出电流能力。图1a为LTM4650‑2运用中典型的负载瞬态波形。要想保障计较内核不变运行，要害于在将输出电压节制于答应规模以内，特别于负载瞬态变化历程中。例如，英特尔ALTERA Arria II器件针对于差别功效，划定了±3%至±5%不等的电压容差规模1。凡是，锁相环(PLL)与内核事情电源的电压容差限定为±3%，而I/O电源则为±5%。因为计较使命中负载瞬态变化速率极快，需采用高节制带宽的稳压器或者配备年夜容量输出电容。增年夜输出电容会致使方案体积与成本上升。

图1：12VIN、1VOUT运用场景下，1µs内10A负载瞬态变化时的输出电压峰峰值：(a) 未采用有源电压定位(AVP)；(b) 采用了AVP

为进一步晋升LTM4650系列产物的瞬态机能，AVP技能提供了极具潜力的优化方案，如图1b中的示例所示。本文旨于阐明电流模式节制架构下AVP的基来源根基理，并给出AVP电路的设计引导。

传统上，稳压器会将输出电压维持于方针值，不受输入电压或者负载前提变化的影响。而采用AVP的稳压器则另辟蹊径：于负载电流增年夜时，自动降低输出电压2。图2展示了于采用AVP的稳压器中，输出电压与负载电流之间的这一瓜葛。

这一设计冲破了传统固定输出电压的固有模式，彻底契合CPU降压稳压器(VRD)尺度规范，即答应内核电压随负载电流增年夜而适度下调3。这类动态调治方式可实现功率资源的高效使用，于多变的负载工况下全方位优化体系机能。

图2：于采用AVP的稳压器中，输出电压与负载电流的瓜葛曲线

于AVP功效中，额定标称输出电压应按半载前提（Io(max)的50%）举行设计。于此配置下，输出电压规模为：空载时额定电压Vo +∆V/2，至满载时额定电压Vo -∆V/2。图3提供了采用AVP的稳压器的输出电压波形示例。与传统稳压器比拟，经AVP调治的输出电压不会彻底恢复至初始值。是以于负载瞬态历程中，电压峰峰值可以显著减小，显著降低对于输出电容的要求。电容用量越小，可以更高效地使用电路板空间，有用勤俭体系设计成本。理论上，于额定满载阶跃前提下，采用AVP可以使所需电容削减50%；或者者于输出电容稳定的环境下，将输出电压峰峰值降低一半。

图3：与典型赔偿方案比拟，采用AVP可勤俭电容用量

AVP电路设计

面向处置惩罚器稳压运用的专用电源节制器，经常会内置可实现精准有源电压定位（AVP，亦称有源负载线）的电路。不外，即便对于在通用电流模式节制型电源稳压器，实现AVP功效的方案也多种多样3。例如，图4展示了合用在LTM4650‑2的最简实现方案。只需于器件的COMP引脚增设两只电阻，无需改动原有设计，便可实现AVP功效。由图4a可见，新增电阻其实不会对于反馈电阻的选型造成影响。一方面，AVP精度高度依靠在偏差放年夜器跨导(gm)的精度4；另外一方面，图4b给出了另外一种实现方式AVP‑R，该方案需综合思量电阻R一、R二、Rlo与Rhi的参数。此要领虽使设计繁杂度有所晋升，却能消弭偏差放年夜器跨导gm带来的影响。综合以上因素，于LTM4650‑2设计中，优先保举采用AVP‑R方案，以确保于内核运用场景下实现更靠得住、更精准的稳压效果。

图4：(a) 基在COMP引脚的实现方案；(b) 基在FB引脚与COMP引脚的实现方案(AVP-R)4

为于LTM4650系列产物上以最简方式实现AVP功效，LTpowerCAD®中提供了一个Excel电子表格，可于图5所示的两个位置找到。

图5：AVP计较电子表格地点位置

于电子表格中，需输入具体的事情参数。根据保举的Rlo、Rhi阻值和现实电路配置，便可实现右边所示的预期AVP功效。

图6：电子表格界面

试验成果

1.AVP功效验证

为验证LTM4650‑2运用中AVP功效的设计要领，本文开展了相干试验。试验未计入直流电阻(DCR)或者检测电阻的热效应。LTM4650‑2配置为500kHz开关频率，最年夜负载电流25A。为表现器件间的个别差异，试验采用两块不异的电路板举行测试。图7显示了12V VIN、1V VOUT前提下的测试成果，电压降低100mV，是LTM4650‑2的典型运用工况。

图7：12V VIN、1V VOUT且电压降为100mV时的测试示例

2. 输出电容缩减

为进一步展示于内核相干运用中采用AVP功效的上风，包括减小负载瞬态电压峰峰值及缩减输出电容用量，本文基在LTM4650‑2举行了对于比试验。默许输出电容配置为：2个470µF聚合物电容，搭配5个100µF陶瓷电容。满载阶跃切换时测患上交流电压波形为179mV。随后，于不异硬件平台上启用AVP配置，负载瞬态下输出电压峰峰值降至97.6mV，降幅约莫50%。换言之，若要实现不异的输出电压峰峰值，可将输出电容数目减半，如表1所示。上述试验进一步印证了于稳压器设计中插手AVP功效的上风：可显著减小电压峰峰值颠簸，最年夜限度降低对于输出电容的需求。输出电容用量削减，稳压器设计所需电容数目随之削减，于是可直接降低方案成本。

同时，AVP的实现要领其实不仅限在LTM4650系列产物，该思绪一样合用在绝年夜大都采用峰值电流模式节制的电源模块。该Excel电子表格亦可针对于差别模块从头配置、矫捷复用。

表1：负载瞬态下差别的输出电压峰峰值

结论

本文针对于于通用电流模式节制型降压稳压器中实现AVP功效，提出了一套具体的设计要领，并以LTM4650‑2为例举行了申明与验证。所提AVP设计方案巧妙化解了功率器件非线性带来的难题，同时充实使用LTM4650‑2的特征，为工况严苛的数据中央情况提供了高效不变、安全靠得住的稳压解决方案。本文为寻求于稳压器设计中实现AVP功效的工程师，提供了弥足贵重的思绪与切实可行的引导，终极可有用晋升内核相干运用的体系机能，同时降低总体方案成本。