【導讀】無線網絡和數據中心帶寬的增加，驅動了高性能FPGA和ASIC應用的快速發展，而這些應用均要求具備高功率密度、快速負載瞬態響應和智能電源管理功能的電源穩壓器。MPS帶集成電感的先進MPM3695係列電源模塊為FPGA 和ASIC應用提供了通用的供電解決方案。與分立式負載點 (POL) 解決方案相比，MPM3695係列可以提供高達60%的功率密度，它簡化了PCB布局和功率級設計
，隻需最少的外部組件以及對電源變換器和補償網絡設計的最低專業知識要求。憑借著采用先進封裝技術的電源IC單片結構和定製集成電感設計
，MPM3695係列電源模塊可比同類產品節省高達40%的占板麵積。

實現高功率密度

FPGA和ASIC應用的更高功率密度趨勢對電源模塊設計提出了挑戰。緊湊型的電源模塊本質上需要高效的運行和良好的散熱管理。MPM3695係列采用引線框架封裝技術實現了從功率模塊到PCB的直接高效散熱，從而優化了封裝尺寸和電流處理能力。該係列提供四種電源模塊
，分別針對不同的輸出電壓和電流範圍量身定製。

MPM3695-25是其中一款25A智能降壓電源模塊，具有3.3V至16V輸入電壓範圍和0.5V至5.5V輸出電壓範圍。通過堆疊多個MPM3695-25，輸出電流最高可擴展至250A。MPM3695-25的頂部和底部如圖1所示。MPM3695-25 采用 10mmx12mmx4mm QFN 封裝，它集成了一個單片降壓變換器和一個電流處理能力高達25A的電感器。其功率密度達2.25kW/inch3，是25A級別中功率密度最高的市售電源模塊之一。MPM3695-25的高效運行成就了其高功率密度。它在12V輸入時的效率曲線如圖2所示。該器件在3.3V輸出電壓時達到94%的效率峰值
，在主要工作範圍內效率均超過80%。

圖1: MPM3695-25, 25A電源模塊

圖2: MPM3695-25在12V輸入時的效率曲線

MPM3695-10是另一款超薄10A降壓電源模塊，其輸出電流可擴展至高達 60A。1.6毫米的高度使該電源模塊能夠放置在PCB的底部，從而為高密度設計節省寶貴的電路板空間。MPM3695-10的頂部和底部如圖3所示。MPM3695-10的輸入電壓範圍為3.3 V至14V，輸出電壓範圍為0.5 V至3.3V。它采用緊湊的8mmx8mmx1.6mm QFN封裝，功率密度達3.7kW/inch3.

除此之外
，MPM3695 係列還提供兩個效率增強型版本：MPM3695A-25和MPM3695A-10
，其輸出電壓範圍在0.5 V至1.8V之間。

圖3: MPM3695-10
，超薄10A電源模塊

FPGA和ASIC的(de)動(dong)態(tai)負(fu)載(zai)在(zai)本(ben)質(zhi)上(shang)要(yao)求(qiu)電(dian)源(yuan)穩(wen)壓(ya)器(qi)具(ju)備(bei)快(kuai)速(su)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)
，以(yi)滿(man)足(zu)內(nei)核(he)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)壓(ya)要(yao)求(qiu)。在(zai)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)期(qi)間(jian)維(wei)持(chi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)需(xu)要(yao)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)
，其(qi)占(zhan)據(ju)了(le)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)麵(mian)積(ji)。而(er)MPM3695係列采用多相恒定導通時間 (MCOT)專利控製方案
，可以最大限度降低對輸出電容器的需求。MCOT控製使電源模塊能夠在瞬態事件期間動態調整開關頻率，從而最大限度地降低了對輸出電容器的能量需求。在穩態操作下
，MCOT控製保證了多相配置的交錯操作，也使輸入和輸出電流紋波最小化。此外
，MCOT控製方案無需采用傳統電流和電壓模式控製方案中使用的複雜補償網絡，因此簡化了變換器的設計。圖4顯示了在25%負載電流階躍和200A/µs斜率下
，MPM3695-10模塊的實驗波形。該器件具有1.2V輸出電壓，評估板上隻安裝了兩個 47µF 輸出電容器。如波形結果所示
，在負載電流瞬變期間，兩個47μF輸出電容器即可保持±3%或更佳的輸出電壓偏差。

圖 4：具有1.2V輸出的MPM3695-10在25%負載階躍下的實驗波形

可擴展智能電源模塊

MPM3695係列采用模塊化和可擴展的設計理念，每個模塊都是一個帶集成電感的獨立電源變換器模塊，可以輕鬆堆疊以處理更大電流。圖5展示了MPM3695係列並聯和智能特性的概念圖。其模塊化特性簡化了PCBbujuhegonglvjisheji
，zuidaxiandudisuoduanlekaifatiqianqi。shejigongchengshikeyizhenduijuyoubutongdianliuyaoqiudegezhongdianyagui，qingsongkaobeixiangtongdebujusheji。lingwai
，mokuaihuashejihaizuidaxiandudijianshaolexuyaoweihudebujianshuliang，jiangdileyongyouchengben。

圖5: MPM3695係列具有可擴展性和可編程能力

MPM3695係列先進的智能特性使其能夠與智能電源管理係統完美配合。如圖5所示
，MPM3695係列支持PMBus 1.3，電源模塊能夠報告其運行狀況和健康狀態（包括電壓、電流

、溫度和各種故障報警）並接收來自主機的命令。MPM3695係列同時具備許多重要功能的可編程性
，例如故障閾值、開關頻率、時序和導通模式，另外還支持實時導通/關斷控製和輸出電壓設置。搭配MPS開發的用戶友好圖形用戶界麵 (GUI) Virtual Bench Pro，MPM3695係列還可提供定製服務

，以滿足各種應用需求。

結語

當今的FPGA 和電信應用均要求快速上市、高功率密度和具備智能電源管理功能的電源解決方案
，而MPM3695係列電源模塊完美契合該需求。該係列產品的模塊化特性最大限度地減少了原理設計和布局設計工作。其創新的MCOT控製方案不要求工程師具備設計複雜補償網絡的專業知識。可編程能力和電源管理功能使MPM3695係列適合於各種應用。

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