電信和數據通訊體系中常見(jiàn)的下一代路由器和交換機的復雜性和可擴展性不斷提高，這給電源制作帶來(lái)了壓力，由于人們需要供給智能靈敏、可橫跨多種渠道擴展的高功率電源處理計劃。體系規劃師經(jīng)常會(huì )需要幾種基礎架構變體，以能夠供給高、中、低端體系，且每種體系都有一套不同的功用�？筛鶕�體系需要增設、移除或調整大小的器材類(lèi)型實(shí)例包括;內容可尋址存儲器  (CAM)、三元內容可尋址存儲器 (TCAM)、專(zhuān)用集成電路 (ASIC)、全定制硅芯片和現場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)。

 

CAM 一般被描述為與隨機存取存儲器 (RAM) 完全不同。如欲檢索 RAM 中的數據，操作體系有必要供給數據地點(diǎn)的存儲器地址。存儲在 CAM  中的數據可經(jīng)過(guò)履行對內容的查詢(xún)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，存儲器檢索能夠找到數據的地址，并且速度比 RAM 快得多。能夠斷定的是，任何能夠以千兆位線(xiàn)速率轉發(fā)以太網(wǎng)幀的交換器都運用  CAM 進(jìn)行查找。在選用 RAM 的體系中，操作體系將不得不記住存儲一切內容的地址，而當選用 CAM 時(shí)，操作體系在單次操作中就能找到它所需要的東西。

 

TCAM 是一種特別類(lèi)型的高速存儲器，它在單個(gè)時(shí)鐘周期中查找其悉數內容。“三元” 這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是存儲器運用三個(gè)不同的輸入 (0、1 和 X )  來(lái)存儲和查詢(xún)數據的能力。“X” 輸入常常被稱(chēng)為 “隨意” 或 “通配符” 狀況，它使得 TCAM 能夠完結根據圖形匹配的更廣泛查找，這與二元 CAM  截然相反，后者履行的是僅選用 “0” 和 “1” 的精確匹配查找。路由器可在這類(lèi) TCAM 中存儲其悉數路由表，然后可十分快速地查表。TCAM  提高了查表、數據包分類(lèi)和數據包轉發(fā)速度，可是 TCAM 需要的功率大于 CAM。CAM 和 TCAM  都需要十分精確的設定點(diǎn)，并有嚴厲的電壓瞬態(tài)要求，這對電源體系規劃師而言是十分具有挑戰性的。

 

ASIC 是另一種可在路由器和交換器中運用的器材，并且是一種針對某種特定用處定制的集成電路 (IC) ，而不是面向通用運用。新式 ASIC  常常包括整個(gè)微處理器、內存塊 (包括 ROM、RAM、EEPROM、閃存器) 和其他大型單元式部件。這樣的一個(gè) ASIC 一般被稱(chēng)為 SoC  (片內體系)，并且此類(lèi) ASIC 會(huì )需要幾百安培的電流和介于0.8V 至 1.2V 范圍內的內核作業(yè)電壓。就像運用 TCAM 和 CAM   時(shí)一樣，設定點(diǎn)精確度和瞬態(tài)呼應對這類(lèi)處理計劃的整體功能至關(guān)重要。對電源規劃師而言，處理計劃尺度和超卓的電流操控也是關(guān)鍵要求。

 

FPGA 是另一種用在電信和數據通訊體系中的器材，是一種可編程集成電路。FPGA  用在專(zhuān)用體系規劃中，答運用戶(hù)定制微處理器以滿(mǎn)足各自的需要。這類(lèi)器材有幾個(gè)電壓輸入，滿(mǎn)足其內核功率需要或許需要超越 100A 的電流。

 

可擴展性

 

分配給特定交換機或路由器多少 CAM 和 TCAM，取決于網(wǎng)絡(luò )公司怎樣定位其產(chǎn)品，即定位成低、中仍是高端體系。越貴重的體系一般就會(huì )有越足夠的 CAM 和   TCAM，以支撐最高速度、最快查表和最大吞吐量�？墒�，有些客戶(hù)不想購買(mǎi)高端路由器，除非這些客戶(hù)能夠證明，多出的購買(mǎi)費用是合理的。因而，需要供給具不同功用水平緩價(jià)格的多種渠道，所以，如果有一種  DC/DC 轉化器能夠橫跨不同功率水平緩輸出數量而擴展以支撐多種渠道，就會(huì )十分便當了。

 

現有處理計劃一般選用多相規劃，可是僅供給一個(gè)或兩個(gè)輸出。如果有超越兩個(gè)大電流負載，用戶(hù)就需要運用多個(gè)操控器，這增大了處理計劃尺度、規劃復雜性和本錢(qián)。此外，有些現有電源處理計劃需要專(zhuān)門(mén)的、與標準  DrMOS 或電源構件器材不兼容的功率鏈路器材。凌力爾特公司供給的一種新的 DC/DC   操控器處理了這些問(wèn)題，既允許橫跨需要兩個(gè)大電流輸出的多種渠道完成可擴展性，又允許完成密集的多輸出負載點(diǎn)處理計劃。

 

具可擴展性的智能 IC 處理計劃

 

凌力爾特的 LTC7851/-1 是一款多相同步電壓形式降壓型操控器，運用戶(hù)能夠靈敏地挑選一個(gè)、兩個(gè)、3 個(gè)或 4   個(gè)輸出，并可視外部組件挑選的不同而不同，每輸出供給高達 40A 電流。一切 4 相能夠兼并，以向內核電源供給 160A 電流，或許供給 4   個(gè)獨立的輸出，以支撐體系電源以及 ASIC 和各種不同的 I/O 電源軌。在功率鏈路器材方面，LTC7851/-1 能夠與 DrMOS、電源構件以及分立式 N  溝道 MOSFET 加上有關(guān)柵極驅動(dòng)器一同運用，然后能夠完成靈敏的規劃裝備。用兩個(gè) IC 時(shí)，多達 8 個(gè)相位能夠并聯(lián)并異相守時(shí)，這對于超越 260A  的十分大的電流需要而言，能夠最大極限下降輸入和輸出濾波要求。用 3 個(gè) IC 時(shí)，運用一個(gè)外部時(shí)鐘芯片，例如 LTC6902，多達 12 個(gè)相位就能夠以 30  度相位差完成異相守時(shí)。

 

此外，并聯(lián)時(shí)，LTC7851/-1 的內部輔佐電流均分環(huán)路在各個(gè)相位之間平分電流，然后能夠在安穩狀況和發(fā)作瞬態(tài)事情時(shí)，橫跨多個(gè) IC   在相位之間完成精確的電流均分。這不只減輕了一個(gè)通道帶著(zhù)太大負載電流的問(wèn)題，還減輕了熱量規劃擔負。該器材用 3V 至 5.5V 的 VCC 電源電壓運轉，規劃為用  3V 至 27V 的輸入電壓完成降壓轉化。它產(chǎn)生 1 至 4 個(gè) 0.6V 至 5V 的獨立輸出電壓。該器材的電壓形式操控架構允許 250kHz 至  2.25MHz 的可選固定作業(yè)頻率，或許能夠同步至一個(gè)相同范圍的外部時(shí)鐘。輸出電流經(jīng)過(guò)監督輸出電感器 (DCR)   兩端的電壓降來(lái)檢測，以完成最高功率，或許經(jīng)過(guò)運用一個(gè)低阻值的檢測電阻器來(lái)檢測。內置差分放大器面向一切輸出供給真實(shí)的遠端輸出電壓檢測，以完成高精確度調理。

 

LTC7851-1 類(lèi)似于 LTC7851，但電流檢測放大器增益更低，十分合適運用   DrMOS、具內部電流檢測的功率鏈路運用。每個(gè)相位的其他特色包括電流監督、可調電流約束、可編程軟啟動(dòng)或盯梢以及獨自的電源杰出信號。該器材在 –20°C 至  +85°C 的作業(yè)溫度范圍內保持 ±0.75%的輸出電壓精確度，選用 58 引線(xiàn) 5mm x 9mm QFN 封裝。別的還應該認識到，就滿(mǎn)足現在的定制芯片和  ASIC 的瞬態(tài)呼應要求而言，一個(gè)杰出規劃的精確基準能夠極大地削減所需大容量輸出電容器的數量。

 

電流均衡

 

當多個(gè) LTC7851/-1   通道并聯(lián)以驅動(dòng)一個(gè)共用負載時(shí)，精確的輸出電流均分是完成最佳功能和功率所必不可少的。否則，如果一級供給的電流大于另一級，那么兩級之間的溫度就會(huì )不同，這就有或許導致更大的開(kāi)關(guān)  RDS(ON)、更低的功率和更大的 RMS 紋波。在多相規劃中，乃至很少數的失配也或許極大地下降整體可用功率。

 

就單輸出多相運用而言，LTC7851/-1 包括一個(gè)輔佐電流均分環(huán)路，在該環(huán)路中，每個(gè)周期都對電感器電流采樣。主操控器的電流檢測放大器輸出在 IAVG  引腳上進(jìn)行均勻。從 IAVG 到 GND 銜接一個(gè)小型電容器 (典型值為  100pF)，該電容器存儲對應于主操控器瞬態(tài)均勻電流的電壓。主操控器相位和隸屬操控器相位的 IAVG 引腳連到一同，每個(gè)隸屬操控器相位對其電流與主操控器電流之差進(jìn)行積分。在每個(gè)相位之內，按份額求取積分器輸出和體系差錯放大器電壓 (COMP)   之和，然后可調理該相位的占空比以均分一切電流。當多個(gè) IC 以菊花鏈方式銜接時(shí)，一切 IAVG 引腳連到一同，然后導致電流呈現幾個(gè)百分點(diǎn)的失衡。憑仗  LTC7851 嚴厲的電流均分規格，規劃師將能夠從現在的 DrMOS 器材中抽取最大輸出電流。

 

瞬態(tài)呼應和電壓前饋補償

 

LTC7851 的內置差錯放大器是真實(shí)的運算放大器，具大帶寬、高 DC   增益、低失諧和低輸出阻抗。結合運用高開(kāi)關(guān)頻率和低電感值電感器時(shí)，其帶寬允許對補償網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行優(yōu)化，以完成很高的操控環(huán)路穿插頻率和超卓的階躍負載瞬態(tài)呼應。此外，LTC7851 選用一種前饋校正計劃完成了超卓的電壓瞬態(tài)呼應功能，該計劃可即時(shí)調整占空比以補償輸入電壓的改變，然后明顯地下降了輸出過(guò)沖和下沖。這個(gè)電路還增加了一個(gè)優(yōu)勢，即能夠使  DC 環(huán)路增益不受輸入電壓影響。

 

多相運轉

 

多達 12 個(gè)相位能夠以菊花鏈方式銜接，且相互之間同時(shí)異相運轉。多相電源下降了輸入和輸出電容器的紋波電流，與單相位處理計劃相比，這可明顯下降 EMI   和濾波要求。RMS 輸入紋波電流除以所用相位總數，有效紋波頻率乘以所用相位總數。輸出紋波起伏也下降了，下降數值等于所用相位總數。

 

LTC7851/-1 用于單輸出、多相運用時(shí)，有必要經(jīng)過(guò)將其 FB 引腳連至 VCC，制止隸屬操控器的差錯放大器。一切電流約束都應該僅用一個(gè)連至 SGND  的電阻器設定到相同的值。CLKOUT 信號能夠連至后一個(gè) LTC7851/-1 級的 CLKIN 引腳，以使整個(gè)體系的頻率和相位保持一致。

 

結論

 

跟著(zhù)路由器和交換機規劃變得越來(lái)越復雜，電源體系規劃師現在能夠用可橫跨多個(gè)渠道擴展的單一 DC/DC 操控器，樹(shù)立功率水平不同的多個(gè)規劃。運用  LTC7851/-1 時(shí)，能夠挑選 1 到 12 個(gè)相位，每相電流高達 40A，在功率鏈路中可運用 DrMOS 或電源構件，這使 LTC7851/-1  能夠為要求最苛刻的通訊和網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品供給一種高度靈敏的智能處理計劃。