В многофазных импульсных регуляторах напряжения каждая фаза образована драйвером управления переключениями MOSFET-транзисторов, парой самих MOSFET-транзисторов и сглаживающим LC-фильтром. При этом обычно используется один многоканальный PWM-контроллер, к которому параллельно подключается несколько фаз питания (рис. 1). Каждая фаза питания образована управляющим драйвером, двумя MOSFET-транзисторами, дросселем и конденсатором (при этом один PWM-контроллер одновременно управляет несколькими фазами питания).
Рис. 1. Структурная схема 4-х фазного импульсного регулятора напряжения питания с одноканальными драйверами.
В N-фазном регуляторе напряжения питания ток распределяется по всем фазам, и следовательно, ток, протекающий по каждой фазе, будет в N раз меньше тока нагрузки (например, процессора). При использовании 4-фазного регулятора напряжения питания процессора с ограничением по току в каждой фазе 30A, то максимальный ток через процессор составит 120A. Но если используются процессоры с TDP 130 Вт и предполагается возможность разгона процессора, то обычно используют 6-фазный импульсный регулятор напряжения питания процессора, а не 4-фазный (или же используют в каждой фазе питания дроссели, конденсаторы и MOSFET-транзисторы, рассчитанные на больший ток).
В многофазных регуляторах напряжения (для уменьшения пульсации выходного напряжения) все фазы работают синхронно с временным сдвигом друг относительно друга. Если T - это период переключения MOSFET-транзисторов (период PWM-сигнала) и используется N фаз, то временной сдвиг по каждой фазе составит T/N (рис. 2). За синхронизацию PWM-сигналов по каждой фазе с временным сдвигом отвечает PWM-контроллер.
Рис. 2. Временные сдвиги PWM-сигналов в 6-ти фазном регуляторе напряжения
В результате того, что все фазы работают с временным сдвигом друг относительно друга, пульсации выходного напряжения и тока по каждой фазе также будут сдвинуты по временной оси друг относительно друга. Суммарный ток, проходящий по нагрузке, будет складываться из токов по каждой фазе, и пульсации результирующего тока окажутся меньше, чем пульсации тока по каждой фазе (рис. 3).
Рис. 3. Ток по каждой фазе и результирующий ток нагрузки в 3-х фазном регуляторе напряжения (а) и формирование тока заданной величины (б).
Аппаратная часть таких систем базируется на ШИМ-контроллерах. Формированием тока заданной величины в современных схемах питания процессоров занимаются интеллектуальные мультифазные ШИМ-контроллеры. Включая по очереди пары транзисторных ключей, они подают на дроссели импульсы тока определенной длительности, чтобы на выходе получился ток нужной величины (рис. 3, б). Чем больше будет фаз, из которых состоит формирование выходного тока, тем лучше будет стабильность этого тока (при меньшем количестве элементов в выходном фильтре) и тем меньше будет нагрузка на каждый транзистор, дроссель и конденсатор во всей схеме.
Версия сайта для слабовидящих