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多通道PMIC用作单输出大电流PMIC

 

更新时间:2025-12-02 09:38:32

晨欣小编

在电源管理芯片(PMIC)中,常见到一种应用方式:
多个独立 Buck 通道被合并(parallel / phase interleaving)以提供单路更大的输出电流。
这种架构在手机、电源管理 SoC、FPGA/SoC 核心供电、汽车电子 PMIC 中非常常见。


一、为什么要把多通道 PMIC 合成单输出?

1. 单路大电流需求越来越高

如 FPGA/CPU/AI 芯片常需要:

  • 20A、30A、50A 甚至更高电流的 Vcore

  • 单路 Buck 很难达到如此电流(受限于功率管尺寸、散热、布局)

2. 多相并联(multiphase)更高性能

多通道合成为一条输出具备优势:

  • 降低输出纹波(各相交错 180°/120°/90° )

  • 改善散热分布(电流分散到多个相)

  • 瞬态响应更强(每相控制环路速度提升组合效果)

  • 提高效率(低电流时可自动减少相数)


二、PMIC 合并输出的常见实现方式

方式 1:硬件原生支持“并联输出 / 多相模式”

如果你的 PMIC 通道本身支持:

  • “Phased Interleaving”

  • “Current Sharing”

  • “Parallel Buck”

  • “Multiphase Buck”

那么这是最安全、推荐的设计方式。

例如典型 PMIC:

PMIC 类型支持方式
Qualcomm PMIC (PMI/PMIC series)S1+S2 合相
TI TPS652xx 系列Buck1//Buck2
MPS MPQ/MPS 系列多相并联
ADI PMIC多相控制模式

在寄存器或固定配置中,各 Buck 输出会自动交错相位且具备电流主动均流功能。


方式 2:手动并联(无均流控制)— 不推荐但可实现

对于不支持 parallel 模式的 PMIC,要硬并联输出必须满足

A. 输出电压要完全一致

  • 必须保证 1mV 级误差

  • 否则一个 Buck 会“吃掉”整个负载

B. 输出电流要自动均流

若 PMIC 无均流环路,通常需要加入:

  • 小值均流电阻(0.5–10mΩ)

  • 主动均流电路(AMP 校流)

C. 反馈补偿要兼容

否则环路会互相影响导致:

  • 震荡

  • 丢相

  • 次谐振

D. 软启动曲线一致

否则启动阶段会出现“劫持负载”现象。

这类方式工程风险大,一般不建议商用产品采用


三、典型电路结构(并联 Buck 输出)

1. 并联模式(带均流)

Buck1  --- L1 ---+
                 +---- Vout (大电流)Buck2  --- L2 ---+

PMIC内部或控制环路保证:

  • 电感电流交错

  • 电流均分

  • 输出纹波低

这种架构常做到:

  • 2 相:10~20A

  • 3 相:20~40A

  • 多相:>60A


四、工程师需要注意的关键点

1. 是否支持电流均流?(最重要)

若无均流,直接并联 = 极高风险。

2. 各相电流能力是否一致?

例如 Buck1 = 4A, Buck2 = 4A
并联后可达 8A
但不能超过单相能力,否则会过热。

3. 相位交错是否由 PMIC 控制?

交错 180°/120°/90° 会显著降低纹波。
无交错则纹波叠加,对电感、电容应力大。

4. 布局(Layout)要求更严格

  • 相电感靠近 PMIC

  • 电流路径等长

  • 输出汇流点在负载附近

  • 多层铜皮散热


五、在哪些产品中会遇到?

1. 手机/平板 PMIC

  • 大多支持多相 Buck 用于 AP/SoC

2. FPGA 电源系统

  • 如 Xilinx、Intel SoC 需要 20–40A Vcore

3. 汽车电子 PMIC

  • ADI、TI Automotive PMIC 支持合相模式

4. AI 模块、路由器、高端 MCU

  • 需要 10A–30A 低压供电


六、总结(工程师结论)

多通道 PMIC 可以用作单输出大电流 PMIC,要满足以下条件:

✔ PMIC 必须支持多相/并联模式(最佳)
✔ 自动电流均流
✔ 相位交错
✔ 启动同步
✔ 环路稳定
✔ PCB Layout 正规化

如果 PMIC 不支持原生并联输出,则硬并联是高风险方案,需要补充均流电阻、独立补偿,且难以通过可靠性测试。


 

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