具有热平衡功能的多相MPQ2908A交错式变换器参考设计

新型汽车设计均采用 48V 电源系统，以减轻车辆线束的重量并降低功耗。与此同时，当系统需要承担大负载时，所需功率也会增加，这意味着采用输出功率更高的电源变换器拓扑结构（例如交错式拓扑结构）非常重要。

采用这种拓扑结构，通常需要优化热分布以均衡 MOSFET 的降额，并避免电路板部件过热。而出色的电路板布局将有助于解决这些热限制，同时，通过在所有变换器之间平均分配负载电流，可以促进控制器之间更好的电流共享。让所有相位中流过的电流相同，并采用对称布局，将有助于 MOSFET 具有相同的温升，这也意味着它们将以相似的速度降额。

MPS 官网

本参考设计展示了一个 48V 至 12V 的交错式变换器，它可以提供高达 20A 的输出负载电流。为了改善两个控制器之间的电流共享，该设计采用了热平衡电路，并添加了一个频谱扩展 (FSS) 调制器以降低 EMC。

01功能特性

4V 至 60V 宽工作输入范围

双 N 沟道 MOSFET 驱动器相位

0.8V 基准电压，精度为 ±1.5%，适用于过温条件

低压差工作模式：最大占空比为 99.5%

100kHz 至 1000kHz 可调频率范围

180° 异相 SYNCO 引脚

可调软启动 (SS)

电源正常 (PG) 输出电压 (VOUT) 监控

可选逐周期限流保护

输出过压保护 (OVP)

过流保护 (OCP)

外部反极性保护 (RPP)

外部输入 OVP

强制连续导通模式 (CCM)

外部频谱扩展 (FSS) 调制

启用相位热平衡

采用 TSSOP20-EP 和 QFN-20 (3mmx4mm) 封装

采用侧面镀锡封装

符合 AEC-Q100 等级1认证

图1: EVQ2908A_48V_L_02A

02应用

汽车和工业电源系统

参考设计

01功能框图

图 2 显示了本参考设计的功能框图。其中MPQ2908A为一款降压变换器，具有 48V 标称输入、12V/20A 输出能力、输入 EMI 滤波器、反极性保护 (RPP)、过压保护 (OVP)、双相交错、频谱扩展 (FSS) 调制和相位热平衡功能。

图2: 功能框图

02相关解决方案

本参考设计基于以下 MPS 解决方案：

表1: MPS 解决方案

03系统规格

表2: 系统规格

04原理图

图3: 原理图（1）

图4: 原理图（2）

图5: 原理图（3）

图6: 原理图（4）

05BOM

表3: BOM

06PCB布局

图7: 顶层

图8: 中间层1

图9: 中间层2

图10: 中间层3

图11: 中间层4

图12: 底层