許多系統板需要多個電壓軌來驅動各種各樣的半導體IC。例如，考慮一個現代機頂盒（STB）。它包括從片上系統（SoC）到邏輯，Wi-Fi，HDMI，以太網PHY等芯片以及USB和SDIF等接口的器件。此外，它還集成了RF/IF功能和時鐘，并且由于所有這些設備都消耗大量功率，因此需要風扇進行冷卻。為了最大限度地降低噪聲，良好的設計還將模擬和數字電源軌分開。因此，SoC需要1.8 V或更低的內核電壓，而其I/O需要3.3 V電源。同樣，USB端口使用5 V電源，風扇也是如此。簡而言之，單系統板需要多個電源軌來運行。傳統上，為了產生這些多個電壓，設計人員一直使用多個開關轉換器或低壓差穩壓器（LDO）來降低最近電壓的電壓總線。除了增加系統板的成本和空間外，使用多個開關穩壓器或LDO還意味著更高的功耗和更低的整體效率。另一種更簡單的方法是從單個同步降壓穩壓器產生多個電壓。1

多輸出同步轉換器

盡管可以使用產生多輸出電壓的單同步降壓穩壓器，例如作為凌力爾特公司的LM5006，他們使用耦合電感和相關的多個外部MOSFET，以及二極管整流來產生兩個或更多電壓輸出。使用耦合電感的典型基于LM5006的降壓轉換器如圖1所示。產生兩個或更多輸出所需的額外組件使用更多空間并增加成本，同時降低效率，從而使其無法使用。因此，為了最大限度地減少外部元件，同時克服設計變壓器或耦合電感的繁瑣工作，德州儀器和凌力爾特等供應商推出了下一代集成多輸出同步降壓開關穩壓器，可在不影響效率的情況下從更小的占位面積中簡化此類任務。

圖1：使用耦合電感的雙輸出同步降壓轉換器

采用TI新推出的多通道同步降壓轉換器系列，如TPS65261（圖2）。這款單芯片，多通道同步降壓轉換器在片上集成了三個降壓轉換器，可通過單個輸入電源實現三種不同的電壓輸出，輸出電流額定值為3 A/2 A/2 A.正如TI所描述的那樣。產品數據表中，每個降壓轉換器都是獨立的，具有專用的軟啟動和環路補償引腳。每個片內降壓的反饋電壓基準為0.6 V.其寬輸入電源電壓范圍為4.5 VDC至18 VDC，涵蓋大多數中間總線電壓，工作在5 V，9 V，12 V或15 VDC電源總線上。通過外部電阻可以將轉換器的開關頻率從250 kHz調節到2 MHz。電流額定值稍高的類似部件是TPS65250。降壓1的額定最大電流為3.5 A，而降壓2和3的額定最大電流為2.5 A.與TPS65261采用32引腳VQFN封裝不同，TPS65250采用40引腳QFN封裝。

圖2：TI三重同步降壓轉換器TPS65261的功能框圖。為了最大限度地降低輸入濾波器要求，片內降壓1的開關時鐘相對于降壓時鐘為180度異相。 2和降壓3，而降壓2和降壓3的時鐘同相運行。此外，為了實現輸出電壓的正確排序，多輸出同步轉換器為每個降壓引入了專用的使能和軟啟動引腳。此外，它還具有電源良好（PGOOD）引腳，用于監控降壓轉換器的每個輸出電壓。實際上，當任何輸出電壓不工作時，電源就緒引腳會置位。因此，可以保護轉換器免受過載和過熱故障的影響。實際上，根據TI的說法，如果結溫超過160°C，內部熱關斷電路會強制器件停止開關。當結溫降至140°C以下時，器件會重新啟動上電序列。此外，為了在輕負載時實現更高的效率，TPS65261在輕負載電流下進入高效脈沖跳躍模式（PSM）工作。使用TPS65261的三輸出同步降壓轉換器如圖3所示。在表1中描述了用于此三輸出轉換器的設計參數。選擇輸出電感的值以及輸入和輸出電容在產品的數據表中進行了描述。基于轉換器的電流模式控制方案，數據表向您展示如何為環路補償電路選擇頻率和元件。

圖3：三輸出同步步驟 - 基于TPS65261的下變頻器。

設計參數示例值VOUT1 1.2 V IOUT1 3 A VOUT2 3.3 V IOUT2 2 A VOUT3 1.8 V IOUT3 2 A瞬態響應1 A負載階躍±5％輸入電壓12 V正常，4.5 V至18 V輸出電壓紋波±1％開關頻率600 kHz

表1：基于TPS65261的三輸出同步降壓轉換器的設計參數

多輸出μModule穩壓器

同樣，凌力爾特公司推出一個四輸出降壓μModule穩壓器，命名為LTM4644，可配置為單輸出，雙輸出，三輸出或四輸出解決方案。凌力爾特公司表示，這種靈活性使系統設計人員能夠依賴一個簡單而緊湊的μModule穩壓器。據該公司稱，有四個獨立的穩壓器，配有相關的DC/DC控制器，電源開關，電感器和補償元件，采用9.0 x 15.0 x 5.01 mm BGA封裝。每個穩壓器能夠提供高達4 A的連續輸出電流。只需要8個外部陶瓷電容和4個反饋電阻來調節0.6 V至5.5 VDC之間的4個獨立可調輸出，如圖4所示。獨立的輸入引腳使4個通道可以通過不同的或共用的電源軌供電（s ）從4 VDC到14 VDC。 LTM4644非常適合通信應用。

圖4：凌力爾特公司的四通道DC/DCμModule穩壓器僅需要少量外部陶瓷電容和反饋電阻來調節0.6 V至5.5 VDC之間的四個可獨立調節的輸出。輸出電流，Linear提供LTC3544，這是一款四同步降壓穩壓器，具有四個獨立輸出，分別提供高達300 mA，2000 mA，200 mA和100 mA輸出電流。但是，輸入電壓范圍限制在2.25 V至5.5 V.建議用于鋰離子/聚合物電池供電的應用，并采用薄型16引腳QFN封裝。同樣，對于汽車應用，凌力爾特提供其LT3504穩壓器。

對于需要三路輸出的應用，凌力爾特推出了包含三個降壓穩壓器的LT3514，分別提供2 A，1 A和1 A輸出電流。該器件具有3.2 V至36 V的寬工作輸入范圍。片上升壓調節器允許每個通道的占空比高達100％。總之，目前有許多可用的集成電路提供集成多輸出同步降壓DC/DC轉換器和穩壓器，簡化了使用單輸入電壓范圍設計具有多個輸出電壓的降壓轉換器的任務。由于芯片內部和封裝內部的高度集成，只需要少量外部元件即可完成這樣的多輸出解決方案。