[参考译文] TPSM8D6C24：有关需要高功率的内核电设计的查询

申志善

Unknown 说：

1. CASE-A1和 CASE-A2之间的效率差异是什么？

一般情况下、由于每个桥臂中流过的电流较低、并且由于纹波之间的相移在输出端产生的附加纹波消除、每个桥臂产生的电感器纹波百分比更高、因此 A1的效率将更高。  此外、一般而言、与使用1/4 DCR 的80A 电感器相比、找到尺寸合理且高效的20A 电感器更容易

事实上、目前市场上一些 DCR 最低的电感器的目标领域是20-30A/相、例如 配备0.129mΩ 的 Coilcraft 的 SLC7530S 系列、低于80-90A 电感器所能提供的水平。

Unknown 说：

   如果条件相同，在效率方面哪种情况具有优势，是否有任何数据将其以近似数字进行比较？

确切的比较在很大程度上取决于其他限制因素、例如上述电感限制和负载电流要求、但80A 时通常有几个百分点。

Unknown 说：

2. CASE-A1和 CASE-A2之间的可靠性是否有差异？

一般而言、采用较少总体组件的情况 A2具有更高的可靠性、除非情况 A1在设计时考虑到冗余、大多数情况不考虑。  但是、尽管单个元件数量较多且发生单点故障、但实际设计在 A1情况下提供的更低峰值电流和更低温度往往会提高"实际"可靠性。

Unknown 说：

3. 在外壳 A1和外壳 A2之间、哪种外壳在发热方面更好？ 如果您有任何示例材料，请分享它们。

情况 A1通常通过在更宽的区域内散热并在所有热功率耗散内降低来生成较低的器件峰值温度。  情况 A2的功率损耗集中在单个 MOSFET 电桥和单个电感器上、因此通常会增加散热和热阻。  情况 A1的功率损耗分布在更多的 元件上、并且面积更大、因此可降低整体发热和元件峰值温度。

Unknown 说：

4. 如果是 CASE A1、使用自适应/动态电压调节功能时、设计、操作和使用中是否存在任何规格限制问题？

规格限制问题通常是特定部分、而不是特定于拓扑。  A1设计的主要挑战是电流平衡。  这通常通过让其中一个直流/直流转换器运行电压控制环路并让其他直流/直流转换器跟踪或遵循某种形式的负载共享环路来实现。

在 TPSM8D6C24中、这是通过器件0 (堆叠控制器)提供电压调节环路并在其他器件和每个直流/直流控制器功率级之间共享 VSHARE 电压、使用 VSHARE 电压作为其目标 SW 输出电流。  这在相位之间提供出色的高带宽电流共享、而不会出现动态电压调节问题。

Unknown 说：

5. 如果 CASE A1中四个部件中的一个或多个有缺陷，它将如何工作？

如果没有特定的高可靠性/冗余设计、在大多数情况下、如果1个或多个器件有缺陷、A1将停止生成输出。   TPSM8D6C24不具备这些特定的高可靠性/冗余功能。

Unknown 说：

6. 是否有很多案例已在现场使用和验证案例 A1？

可以。  大约20年以来、案例 A1一直是个人计算、笔记本电脑、企业和服务器计算市场中最常用的 CPU 内核电源解决方案。  随着越来越多的处理器负载电流超过30-40A 水平、A1的情况变得越来越常见。  即使在低功耗的手机中、多相电源也变得越来越普遍、允许使用更小的电感器和更高的开关频率来减小尺寸和提高效率。

有关多相设计优势的更多信息、请访问： https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/posts/powerlab-notes-when-to-choose-multiphase 

申志善 

 这三种情况中的最佳解决方案将取决于许多因素、尤其是共享元件与其他解决方案的批量使用以及单独的直流/直流控制器的含义、具体来说适用于情况 A1和 B1之间的差异。

除非您谈论的是独立电压调节环路数量的差异、但您的图中并未以任何方式突出显示、否则情况 A1和情况 B1之间没有区别、所以您可以告诉我您认为之间的差异是什么、 可能会帮助我提供建议。

在80A 时、除非20A 功率级在其他应用中得到高度重复使用、否则最优解决方案可能是三相解决方案、而不是四相解决方案、这会使20A 组件的批量折扣。

40A 功率级相位处于价格和效率优化的高端、25-30接近"最佳点"  情况 B2通常比 A1或 B1小且价格低廉、但效率较低。  A2将是最小的、但效率最低。  由于80A 单相电源解决方案市场有限、它通常也会更加昂贵。

申志善 

如果 SoC 需要两个独立控制的40A 电源电压、则两个40A 单相电源的成本通常较低、小于两个每相20A 的独立两相电源。 但是、两个两相电源通常效率更高、元件上的热应力更低。

如果两个 SoC 电源可以由单个源提供、而不是需要独立提供、则单个三相电源可能是更好的优化。

申志善 

I2C 是一种基本的、多控制器/多目标、双线制接口、用于 PCB 板内的芯片间通信。  它可以使用开漏驱动器和上拉终端支持高达1MHz 的速度。  它的优点是是是是一条简单、广泛兼容的两线、中等功率通信总线、极其灵活、因为任何数据字节的含义未定义、因此可以定义为最适合直流/直流转换器的目标应用。

SMBus 或系统管理总线构建在 I2C 的基础之上、但借助数据包错误检查(PEC)时钟低超时、以及定义的数据和事务类型等特性、提高了标准化和稳健性。  SMBus 还添加了带外警报功能、因此器件可以使用单独的中断通知系统控制器它有相关信息。  警报响应地址，允许系统在许多设备置位 ALERT、ARP 或地址解析协议时确定哪个设备置位 ALERT，从而允许系统向总线上的设备动态分配地址。  SMBus 最初是为智能电池市场开发的、但由于其改进的可靠性特性、它仍然是 I2C 的常见扩展。

PMBus 或电源管理总线基于 SMBus 协议而构建、因此获得了与 I2C 相比的所有优势、还进一步定义了在哪个命令地址特定数据中的位置以及如何针对电源管理对这些数据进行格式化。  虽然这比 I2C 或 SMBus 限制更多、但它提供了更广泛的标准化程度、并允许对许多处理器使用标准库和驱动程序。  它还具有提供发现功能的优势、允许系统通过从所连接器件中读取值来"学习"相关器件、这些值提供了详细信息、如所使用的数据格式、支持的功能和命令。

这三个器件都使用相同的2线开漏接口、因此大多数处理器的标准 I2C 外设可用于与 I2C、SMBus 或 PMBus 器件进行通信。

SPI 或串行外设接口、是一种"标准"(具有许多型号) 2线推挽式双向数据库。  作为推挽接口、它通常不支持多点、但可以具有单独的"芯片选择"线路、每次仅启用1个正在寻址的器件。  它的速度优于 漏极开路串行总线、通常以5 -20MHz 总线速度运行、并且事务处理时间更长、通常每个"帧"为16或32位 。缺点是它通常需要更多的写入路由、更多的功耗、 并且远低于 I2C 的标准化、需要在系统端提供自定义配置固件。  SPI 接口还容易受到可能限制数据传输的固定事务"帧"的影响。

PMBus 包括开放式标准"PMBus 总线"(正式称为 AVS 第 III 部分)、该标准在基于 SPI 的高速接口之上添加了与 PMBus 相同的标准化、专门用于需要自适应电压调节的电源器件之间的点对点通信、 以及它的电源。