超高功率密度IS6630A/C/D全开关模式转换器方案介绍

新型终端应用的诞生及爆发，拉动数据存储需求持续增长，促使SDRAM不断迭代置换，高效稳定的电源管理芯片显得愈发重要。长工微电子推出全集成、超高功率密度的同步全开关模式转换器IS6630A/C/D，以超小体积实现三路输出电压，提供DDR供电一体化电源解决方案，为终端提供更加高效、低功耗的工作环境。

方案简介

IS6630A/C/D全开关模式转换器，采用3mm*3mm*0.85mm QFN封装，可为SDRAM提供超高功率密度的一体化电源解决方案，内含固定LDO输出，支持宽输入电压（4.5V~22V）并提供高达10A的连续输出电流。产品特征如下：

●IS6630A具有全集成的VDDQ (BUCK)，VTT (LDO)，VPP (LDO)及VTTREF电源通道；IS6603C/D具有全集成的VDDQ (LDO) ，VDD1 (LDO) ，VDD2 (BUCK) 电源通道

●采用TCOTTM控制模式，实现快速瞬态响应

●10A的连续输出电流

●开关频率：500kHz/700kHz

●优秀的负载调整率和线性调整率，精度达1%

●在VIN=12V，VOUT=1.2V条件下，负载范围内效率可达92%以上

●支持内部软启动，可编程谷值限流

●内部集成OCP，NOCP，OVP，UVLO，OTP等保护功能

技术优势

1.控制环路简单，瞬态响应速度快

IS6630A/C/D使用长工微专利TCOTTM控制模式，直接比较FB与REF，以此调节输出电压，反馈线路无需做复杂的补偿，不存在RC网络延迟；同时控制环路能对输出电压变化进行快速响应，无需等待时钟来临，因此不存在时钟延迟，仅使用少量陶瓷电容即可实现极快的瞬态响应速度。下图为电流模式控制与COT控制模式的瞬态响应对比示意图，显然COT控制模式要快得多。

图2 电流模与COT的瞬态响应对比示意图

2.斜坡补偿，支持全陶瓷输出电容

IS6630A/C/D于芯片内部集成了斜坡补偿网络即RAMP信号，该信号叠加在FB上，以此模拟ESR的阻性纹波作用，避免发生“多脉冲振荡”不稳定现象，使用全陶瓷电容即可稳定工作，节省空间的同时降低了成本。

3.内置积分器，输出电压精度高

IS6630A/C/D引入慢速数字积分器持续对参考电压REF做修正，以此提高输出电压精度，消除COT存在的半纹波偏差。该数字积分器也使得IS6630A/C/D具有良好线性度，在不同的负载电流、输入电压下，输出电压精度高达±1%。

图3 IS6630A的线性调整曲线图

图4 IS6630A的负载调整曲线图

4.高效率，低功耗

得益于集成MOS管低导通电阻及驱动电路的技术优化，IS6630A/C/D在VIN=12V，VOUT=1.2V条件下，效率可高达92%。轻载条件下，芯片固定为DCM模式，进一步降低芯片的功耗，提高芯片整体工作效率。此外IC还具有USM 超声波模式：与普通的DCM模式相比，多开启一次低侧MOS管，开关频率得到显著提高，避免IC在DCM模式工作时轻载开关频率落入人耳声频范围内，出现明显的可闻噪声。

图5 IS6630A/C/D的效率曲线示意图

 

系列选型

IS6630A/C/D支持-40至+125℃环境温度，适用于数据传输率/宽输出电压范围的笔电、服务器、数据中心等领域。IS6630可提供多种三路输出电压选择，有利于终端应用工程师根据不同的应用场景进行多样化方案设计。

图6 IS6630A/C/D 具体应用分类及所需电压表 

 

应用场景实例

笔记本电脑主板的输入电压由电池规格及适配器决定，一般笔记本适配器电压为19V，电池可分为3S (9V-13.2V)，4S (12V-17.6V)。下面以4S电池供电的笔记本主板为例，介绍一下IS6630A为DDR4供电的应用设计实例：

应用条件：VIN=12V~19V，VOUT=1.2V(Imax=10A)，VTT=0.6V(Imax=1A)，VPP=2.5V(Imax=1A)，Load Step: 0A~7A&3A~10A，PKPK of VOUT≤120mV(±5%)。

首先选择开关频率，IS6630A开关频率分别为500kHz和700kHz，一般情况下建议选择700kHz；

其次确定电感值，按照电感电流纹波为满载输出电流的20%~40%取值，本应用满载电流为10A，则电感电流纹波的取值范围为2A~4A。

根据公式∆IL={ (VIN-VOUT) /L}*TON，当VOUT=1.2V，Fsw=700kHz，VIN=12V时，电感取值范围为0.39uH~0.77uH，当VIN=19V，电感取值范围为0.4uH~0.8uH，最终选择电感感值为0.68uH；

最后，根据长工微所提供的design tool，分别为VDDQ，VTT，VPP选用合适的输出电容。此处VDDQ选用6颗22uF的陶瓷电容，VTT选用1颗4.7uF和1颗22uF的陶瓷电容并联使用，VPP选用1颗1uF和1颗47uF的陶瓷电容并联使用。至此，此应用的关键参数已确定完毕，下图为对应的实测波形：

Load Transient

VIN=19V，VOUT=1.2V，LOAD3A~10A 1A/us, PKPK of VOUT=66mV

Vo Ripple

VIN=19V，VOUT=1.2V，LOAD=10A，PKPK of VOUT=10mV

JITTER of LOAD=5A

Power on by EN2

Power off by EN2

编辑：黄飞