為了理解多相變換器的優(yōu)點(diǎn)，首先看看單相變換器提供大電流和低電壓時(shí)的缺點(diǎn)。用一般單相變換器，其輸出汶波和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的改善是靠提高工作頻率。

　　另外，在較高頻率時(shí)，輸出電感器和輸出電容器的物理尺寸和數(shù)值變小。在頻率達(dá)到一定限值后，變換器開(kāi)關(guān)損耗增大，效率下降。這迫使在工作頻率和效率方面做設(shè)計(jì)折衷。

　　為了克服這些單相頻率限制，多相單元工作在一個(gè)共同的頻率，但移相結(jié)果是變換開(kāi)關(guān)發(fā)生在由共同控制芯片控制的規(guī)則間隔內(nèi)。控制芯片交錯(cuò)排列每個(gè)變換器的開(kāi)關(guān)時(shí)間，所以，每個(gè)變換器開(kāi)關(guān)之間的相位角是360?/n(n是變換器單元數(shù))。因?yàn)閱卧敵鍪遣⒙?lián)的，所以，有效的輸出紋波頻率是nxf(f是每個(gè)單元的工作頻率)。這種方法具有較好的動(dòng)態(tài)性能和顯著小的去耦電容(與單相系統(tǒng)相比)。

　　單元的電流均分是必須的。因此，一個(gè)單元不能“霸占”大多數(shù)電流。理想情況是每個(gè)多相單元應(yīng)該消耗相同量的電流。為了實(shí)現(xiàn)相等電流均分，必須監(jiān)視和控制每個(gè)單元的輸出電流。

　　多相變換器有幾個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)單元提供總輸出功率的1/n，這使得每個(gè)相所用的電感器的尺寸數(shù)值變小;熱耗分布優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槊總€(gè)單元中的功率半導(dǎo)體只需要處理總功率的1/n，這降低了任何熱點(diǎn)溫度、增加了可靠性，并允許有較高的總功率性能。

　　另外，等效頻率增高不會(huì)招致進(jìn)一步的開(kāi)關(guān)損耗，這可以采用較小的等效電感，從而縮短負(fù)載瞬態(tài)周期時(shí)間。輸出電容器中降低的紋波電流使輸出紋波電壓變低，這可采用更小或更便宜的輸出電容器。

　　在選擇相數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮多相變換器的一些缺點(diǎn)。缺點(diǎn)1，需要較多的開(kāi)關(guān)和輸出電感器，這會(huì)導(dǎo)致較高的系統(tǒng)成本;缺點(diǎn)2，需要更復(fù)雜的控制，這是因?yàn)橛卸鄠€(gè)變換器單元，相互之間不均勻電流均分的可能性是可能的;缺點(diǎn)3，增加了電路布線的復(fù)雜性。

　　隨著工作電流要求的增高，需要有更多的單元相。一個(gè)最佳的設(shè)計(jì)需要折衷考慮相數(shù)、每個(gè)相的電流、開(kāi)關(guān)頻率、成本、尺寸的效率。更高的輸出電流和更低的電壓，需要更嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)整。多相設(shè)計(jì)可采用幾種實(shí)用的方法。

　　一種方法是采用帶集成MOSFET驅(qū)動(dòng)器的PWM(脈寬調(diào)制)控制器IC。然而，片上柵極驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的熱和噪聲會(huì)影響控制器性能。級(jí)連這類(lèi)芯片以增加更多相是不現(xiàn)實(shí)的。用這種配置實(shí)現(xiàn)精確的電流均分是困難的。這種方法3相是限制相數(shù)。

　　另一種方法是采用分離的控制器和分離的柵極驅(qū)動(dòng)器，使PWM控制器與柵極驅(qū)動(dòng)器的熱和噪聲隔離。然而，電流均分會(huì)更復(fù)雜，因?yàn)殡娏鞲袦y(cè)信號(hào)路由到控制器。還有另外的控制器-驅(qū)動(dòng)器延遲，這是因?yàn)樗鼈兪欠蛛x的IC。

　　另一種方法是采用一個(gè)帶集成柵極驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)置同步和電流均分的控制器。這種方法只允許偶數(shù)相數(shù)。它簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，但可導(dǎo)致未用或多余硅片、引腳和外部元件。最重要的是片上所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)器熱和噪聲可能會(huì)降低控制器性能。

　　所以，現(xiàn)有的方法在選擇相數(shù)中不能提供所需的自由度。理想的方法是一種可伸縮的拓?fù)?，它能容易地增加或去除任意多相單元，而且不影響性能。這種方法必須能夠在分布的相單元中相等地均分電流。這樣的技術(shù)使寄生效應(yīng)最小，并容易板布線。

　　DrMOS

　　配置一個(gè)減小尺寸、可伸縮多相變換器的一種方法是采用DrMOS(Driver-MOSFET)規(guī)范(Intel公司2004年11月提出)。DrMOS模塊包括驅(qū)動(dòng)器和功率MOSFET(圖2)，設(shè)計(jì)用于多相變換器。

　　對(duì)于一個(gè)DrMOS器件采用多芯片模塊的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是，可以使單獨(dú)MOSFET性能最佳化。然而，多芯片模塊的元件成本高于等效的單片方案。盡管如此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)看成本問(wèn)題。

　　Fairchild公司的FDMF8700是一款支持Intel的DrMOS Vcoredc-dc變換器標(biāo)準(zhǔn)、用于大電流同步降壓應(yīng)用的FET加驅(qū)動(dòng)器的多芯片模塊。這是一個(gè)完全集成的功率級(jí)方案，采用8×8mm MLP封裝。它替代一個(gè)12V驅(qū)動(dòng)器IC和3個(gè)N溝MOSFET，與分立元件方案相比，節(jié)省板空間50%。開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)器管心的布線和尺寸是最佳化的，能工作在較高頻率。

　　不象分立方案那樣，寄生元件與板布線一起顯著地降低了系統(tǒng)效率，F(xiàn)DMF8700模塊的熱和電氣性能，使寄生效應(yīng)最小，改善了總系統(tǒng)效率。在工作時(shí)，高端MOSFET對(duì)于快速開(kāi)關(guān)是最佳的，而低端器件對(duì)于低RDS(ON)是最佳的。這種配置實(shí)現(xiàn)了變換12V總線到提供處理器芯核1.0V~1.4V(高達(dá)30A)電壓所需求的低占空比開(kāi)關(guān)。

　　Fairchild家族的DrMOS多芯片模塊包括FDMF6700，F(xiàn)DMF8704，F(xiàn)DMF8704和FDMF8705(見(jiàn)圖3)。