高度集成的非隔离双路输出DC-DC转换器解决方案
近年来，随着大数据、云计算的快速发展，通信基站及数据中心的需求呈几何式增长。为适配通信设备和数据中心的快速发展，dc-dc电源管理芯片在提供稳定电源输出的同时，更需具备高功率密度、高转换效率和更低的能耗。因此，高功率密度、高效率、高稳定性的dc/dc电源芯片成了满足大数据、人工智能和云计算需求的关键指标。
产品介绍
长工微推出一款高度集成的非隔离双路输出dc-dc转换器——is6620a。该芯片通过优化的电路设计，改进的晶圆生产工艺及采用最先进的封装技术，使得器件的功率密度和转换效率更高，抗干扰能力更强，输出电压更稳定。该器件支持宽输入电压范围（4.5v-18v），可配置为两个独立的双路6a或者单路双相12a电源。产品特征如下：
具有内部补偿的pseudo-current control mode
输出电流高达6a的双路输出
输出电流高达12a的双相单路输出
输出电压0.5v~5.5v，90%最大占空比
使用sync同步到外部时钟
可选择的开关频率分别为500khz、1mhz、1.5mhz和2mhz
两个模式选择引脚（mode1和mode2）用于选择开关频率、配置、时钟相位延迟和内部补偿
支持安全的预偏置启动
内部集成ocp、nocp、ovp、uvp、otp、软启动保护等保护功能
3 mm x 5 mm，25pin fc-qfn 封装
图1：is6620a双路输出典型应用电路图
技术特点
01控制环路简单，抗干扰能力强
图2为pseudo-current control mode（pcc）控制模式的简单原理图，图3为pcc控制时序图。pwm比较器的输入vramp是通过pseudo current模块产生的，并不直接来自于电感电流的采样，它具有和电感电流il相似的波形，如图3所示。在clk信号到来时，pwm信号变高，开启功率管上管，vramp如电感电流一样线性升高，当它到达vc时，pwm翻转产生shot信号，pwm变低，关闭功率管上管，下管开启，直到下一个clk再次到来。pcc通过vslp+和vslp-的非线性斜坡补偿技术实现快速的动态响应。此外，独特的vc钳位技术使之在dcm和ccm之间实现平滑的电压转换。
图2：pseudo current control控制模式简图
图3：pseudo current control（pcc）的时序图
相比传统的峰值电流控制模式，pcc控制模式有更好的抗干扰能力，minimal on time的时间更短，同时还能实现极小的jitter，特别是在大电流的情况下，抗干扰能力的优势更为明显。和cot控制模式相比，pcc控制模式采用固定频率（clk来自于内部osc或者外部sync信号），有利于双相并联的同步及相位的稳定控制。
02外部clk同步，提高抗干扰能力
当多个开关电源使用频率不同时，在电磁上会产生互相干扰，同时也会影响其他电子设备的正常工作。而开关电源频率同步后，多个开关电源输出电压和电流波形相同，减少之间的相互干扰，从而提高系统的抗干扰能力。is6620a芯片的sync管脚收到系统的clk信号后，在mr1模式下，当外部输入50%占空比的clk信号时，且在mode pin所设置频率的±20%以内时，is6620a的工作频率会与外部clk同步；如果sync信号保持高电平，低电平或者float，is6620a的工作频率就由内部osc产生的clk让sw1和sw2满足180°相移工作。
图4：有无clk同步功能的2个vout波形对比
同步外部clk的双相单路输出电源配置如下：
芯片的两个vout接到一起
开关频率由芯片sync管脚接收到的外部clk设置
2phase的相移由芯片mode管脚设置
gosns管脚作为remote sense的输入端
图5：同步外部clk的双相单路输出电源简图
03内置积分器，输出电压精度高
is6620a芯片内部加入积分器功能，能够持续对参考电压vref做修正，从而提高输出电压在不同负载、不同输入电压等条件下的电压精度，输出电压精度高达±1%。
图6：is6620a的线性调整曲线图
图7：is6620a的负载调整曲线图
04高效率，低功耗
芯片内部集成了低导通电阻rdson的mosfet（20mohm/8mohm hs/ls）及优化的驱动电流技术，is6620a在vin=12v，vout=5v的情况下，峰值效率可达95.6%。轻载条件下，芯片工作在dcm模式时，能够进一步降低芯片的损耗，提高芯片整体的工作效率。
图8：is6620a 在vin=12v，vout=5v效率曲线
应用场景实例
通信设备的输入电压通常是-48v，首先通过隔离dc/dc转换器将-48v转换为12v，再通过非隔离dc/dc转换器转成主板上主芯片需要的电压，下面介绍is6620a供电的应用设计实例：
应用条件：vin=12v, vout1=1.2v(imax=6a), vout2=1.0v(imax=6a), load step: 0a~3a & 3a~6a，vpeak-peak of vout1≤120mv(±5%)，vpeak-peak of vout2≤100mv(±5%)。
首先选择开关频率，is6620a开关频率分别为500khz、1mhz、1.5mhz和2mhz，一般建议选择1mhz；
其次确定电感量，按照电感电流纹波为满载输出电流的20%~40%进行取值，本应用满载电流为6a，则电感电流纹波大小的范围为1.2a~2.4a。根据公式
结合vout=1.2v, fsw=1mhz,计算得vin=12v时,电感取值范围为0.45uh~0.9uh,vout=1.0v, fsw=1mhz,vin=12v时,电感取值范围为0.38uh~0.76uh,最终选择电感感值都为0.47uh；
最后，根据长工微所提供的design tool，分别为1.2vout，1.0vout选用合适的输出电容。vout=1.2v选用6颗22uf的陶瓷电容，vout=1.0v选用6颗22uf的陶瓷电容。至此，此应用的关键参数已确定完毕，下面为对应的实测波形：
transient: vin=12v, vout1=1.2v, load step=3a , slew rate=1a/us, vpeak-peak=66.4mv
transient: vin=12v, vout2=1.0v, load step=3a , slew rate=1a/us, vpeak-peak=64.8mv
ripple:vin=12v, vout1=1.2v, load=0a,6a vripple =10.24mv
ripple:vin=12v, vout2=1.0v, load=0a,6a vripple =10.8mv
vout1 power on and off by en
vout2 power on and off by en
【关于长工微】
东莞市长工微电子有限公司成立于2016年5月，坐落于东莞松山湖，拥有专业技术团队，坚持自主正向研发，致力于高性能低压大电流电源芯片设计。针对cpu供电领域的国产空白，推出全套的解决方案，打破了国外芯片垄断的现状。产品包括开关电源、多相控制器、智能功率级、电源模块等，可广泛应用于服务器、计算机、通讯、消费电子等市场。
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具有内部补偿的pseudo-current control mode
输出电流高达6a的双路输出
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使用sync同步到外部时钟
可选择的开关频率分别为500khz、1mhz、1.5mhz和2mhz
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图2：pseudo current control控制模式简图
图3：pseudo current control（pcc）的时序图
相比传统的峰值电流控制模式，pcc控制模式有更好的抗干扰能力，minimal on time的时间更短，同时还能实现极小的jitter，特别是在大电流的情况下，抗干扰能力的优势更为明显。和cot控制模式相比，pcc控制模式采用固定频率（clk来自于内部osc或者外部sync信号），有利于双相并联的同步及相位的稳定控制。
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当多个开关电源使用频率不同时，在电磁上会产生互相干扰，同时也会影响其他电子设备的正常工作。而开关电源频率同步后，多个开关电源输出电压和电流波形相同，减少之间的相互干扰，从而提高系统的抗干扰能力。is6620a芯片的sync管脚收到系统的clk信号后，在mr1模式下，当外部输入50%占空比的clk信号时，且在mode pin所设置频率的±20%以内时，is6620a的工作频率会与外部clk同步；如果sync信号保持高电平，低电平或者float，is6620a的工作频率就由内部osc产生的clk让sw1和sw2满足180°相移工作。
图4：有无clk同步功能的2个vout波形对比
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芯片的两个vout接到一起
开关频率由芯片sync管脚接收到的外部clk设置
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gosns管脚作为remote sense的输入端
图5：同步外部clk的双相单路输出电源简图
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图6：is6620a的线性调整曲线图
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transient: vin=12v, vout1=1.2v, load step=3a , slew rate=1a/us, vpeak-peak=66.4mv
transient: vin=12v, vout2=1.0v, load step=3a , slew rate=1a/us, vpeak-peak=64.8mv
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ripple:vin=12v, vout2=1.0v, load=0a,6a vripple =10.8mv
vout1 power on and off by en
vout2 power on and off by en
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东莞市长工微电子有限公司成立于2016年5月，坐落于东莞松山湖，拥有专业技术团队，坚持自主正向研发，致力于高性能低压大电流电源芯片设计。针对cpu供电领域的国产空白，推出全套的解决方案，打破了国外芯片垄断的现状。产品包括开关电源、多相控制器、智能功率级、电源模块等，可广泛应用于服务器、计算机、通讯、消费电子等市场。
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