当今的高速计算器件都是在线宽极细的工艺上制造的，它们的电源电压已接近1v或以下，而它们的电源电流有时超过100a。多相dc/dc转换器已成为给这些最新的计算器件(包括cpu、内存条以及asic等)供应电力的标准电源拓朴。

    与常规的单相转换器不同的是，多相转换器并联了数个功率级并使其pwm(脉宽调制)信号相位交错。多相转换器的优点概括如下：

     多相转换器在各并联级间平均分配电流，从而可减少电源中出现热点(hot spot)的机率。

     内在的纹波电流消除功能可最小化输入输出电容。

     具有更快的瞬间响应。

     允许使用小型表面安装电感器，这使得可完全实现表面安装设计。

     效率大大改善。

    为多相转换器提供电源管理ic的厂商约有6到7家，由于每年出售的1亿片cpu中的大多数要求采用多相电源，因此更多的厂商正在加入到这一行列中来。不过，并不是所有这些多相ic都适合作高性能计算器件的供电之用。本文将对电源效率、电流分配和扩展等几个重要的设计因素进行分析，以帮助读者在设计多相转换器时做出正确的选择。

    如何取得轻负载下的高效率？

    由于涉及到功率损耗和热管理问题，因此电源转换效率或许是高电流电源设计中最为重要的考虑因素。全负荷下的高效率可以通过合理选择相位数量、mosfet、电感器和开关频率获得。理想情况下，电流分散均匀，功率元件在多相转换器中较容易得到优化。按电流水平的不同，多相转换器的全负荷效率一般比单相设计高出3-10%。

    在蓄电池供电的应用中，由于移动cpu 70%以上的时间工作在轻负载下，因此做到轻负载下的高效率与在全负载下一样重要。轻负载下的高效率将增长电池的工作时间，但由于以下原因的存在，多相转换器的轻负载效率通常较差。

    开关功率损耗(包括mosfet栅极驱动损耗)、开关转换损耗和电感器磁芯损耗，一般不随负载电流的减小而迅速降低。其结果是，这种开关损耗就成为主要的多相转换器轻负载功耗，轻负载效率因此难以提高。

    多相转换器各通道间的循环电流在轻负载下会引入附加的传导损耗。每个同步反向(buck)级中的电感器电流允许在轻负载情况下通过同步整流而变为反相。并联各级之间任何微小的电流分配误差都将引入循环电流，而它将带来附加功耗。如图1所示，如果两个并联通道之间的电流差为2a(ier=1a)，那么，在无负载条件下，一个通道(通道1)将提供1a电流而另一个通道(通道2)将吸纳1a电流。由于这个1a电流在两通道之间循环，因而产生不必要的功率损耗。因此，多相转换器必须使循环电流最小化以改善轻负载效率。

    目前已提出很多不同的方法来改善轻负载效率，如下所列：

     降低轻负载下的开关频率可以减少与开关相关的功率损耗。

     轻负载下关闭某些并联功率mosfet，有助于降低栅极驱动损耗。

     不连续传导模式(dcm)不允许电感器电流反相，从而可大大降低循环电流。它还能降低轻负载下的峰值电感电流，从而可进一步减少传导损耗。理论上，dcm操作将阻止循环电流在多相转换器内的产生，不过，在实际操作中，电感电流的零交叉精确检测是很难做到的。此操作有时称作脉冲跳过模式。

     将多相转换器的所有通道关闭到只剩一个，可消除未使用通道中与循环电流相关的传导损耗和开关损耗。这种操作称为stage s