如何设计出在5秒或更短时间内具有完美平坦输出阻抗的VRM

任何关于电源完整性的讨论都包括对目标阻抗和平坦阻抗要求的概念的大量强调。但我们如何设计专门用于平坦阻抗的稳压器模块(VRM)?本文不仅将讨论该特定问题，还将解决如何在5秒或更短时间内完成该问题。

我假设你还没有计算出所需的目标阻抗，因为这是这个设计问题的难点。如果您已经知道设计目标阻抗，那么当您陷入“......或更少”类别并且可以直接进入第2步时，您很幸运。我知道您持怀疑态度，但因为这只是5秒设计，我希望你能忍受我看到我是认真的。虽然需要一些时间来解释这个过程，但最后我会告诉你如何在不到5秒的时间内完成整个过程。

使用电流模式或电流模式仿真拓扑可以显着简化设计过程，同时还可以降低控制环路的复杂性。虽然有许多设备可供选择，但这篇特别的文章使用Texas Instrument LM25116作为示例，因为我在这里有评估板，并且因为这个特定的评估板需要很少的修改才能达到所需的平坦阻抗。 LM25116是仿真峰值电流模式控制器，还包括所需的斜率补偿和电流波形斜率。这些是使用一个容易计算的单个电容器设置的。

这个设计过程只需要一个简单的2端口阻抗测量来验证阻抗平坦度，但强烈建议使用其他几个简单的测量。使用芯片组件轻松“调整”最终设计，一旦构造阻抗就可以微调阻抗，并讨论为什么需要进行微调。

确定目标阻抗

假设你了解VRM的电压和电流要求，典型的目标阻抗计算用于建立VRM的输出阻抗。

以12V输入3.3V/10A输出VRM要求为例，目标阻抗计算如下：

这是MAXIMUM允许阻抗。为了允许元件容差并为开关纹波和动态负载需求提供足够的余量，通常将设计目标阻抗设置得低得多。最坏情况分析可确保不超过最大值。在此示例中，标称设计目标阻抗设置为14mΩ，部分确定为最小化对评估板的修改，这有点困难。

最关键步骤

我们现在通过VRM设计的大部分方式，只需要一次计算就可以确定基本的VRM特性，即跨导。电流模式转换器是最简单的实现，因为它可以表示为跨导块。 VRM输出阻抗通过以下关系直接与跨导(Gfs)相关：

简单的仿真将证明该解决方案在无限频率范围内产生所需的阻抗。仿真原理图如图1所示，模拟输出阻抗如图2所示。

图1与负反馈相连的70A/V跨导源(注意SRC1中的负号)。 SRC2是用于监视频率相关输出阻抗的AC信号。

图2仿真结果显示完全平坦的14mΩ承诺的阻抗，确认阻抗和跨导之间的关系。

在理想的世界里，VRM设计真的很简单，我们就完成了。在现实世界中，有一些限制和限制只需要更多的努力来解决。我们可以在几分钟内完成实际设计，或者在几秒钟内在模拟器中自动完成该过程。