TDK TLVR电感器在服务器电源电路的应用

精度提供磁芯电压，则电压为1V时的公差必须控制在±30mV。对于服务器专用电源，即使在超过1000A的大电流负载骤变的驱动条件下，输出电压也必须尽可能保持稳定。

应用的低电压大电流发展趋势一直在持续，在此之前通常采用高频化和多相位化来应对。

对于多相VR，仅通过一个相位的占空比控制不足以应对大电流负载波动，需要对多个相位进行占空比控制。

但相位间的切换需要时间，因此需要进一步提高切换频率来加快响应速度。

虽然提高频率对改善负载响应有很大的作用，但同样会极大地增加开关元件的损耗，因此很难通过提高现有电路配置的多相VR的频率来达到服务器电源追求高能效的要求。

此外，通过使用大容量外部电容器可在一定程度上抑制大电流应用的电压波动，但这会增加安装面积和电容器成本。

考虑到上述诸多情况，TLVR(Trans-Inductor Voltage Regulators)是目前应对低电压大电流应用中快速负载波动的主流电路配置。

在这种电路配置中，每个相位开关连接到一个带额外绕组的电感器上，然后将每个相位的绕组和补偿电感器串联成回路，以便同时为每个相位提供电流。这种TLVR能使半导体处理器获得较高的瞬态响应性能，满足负载要求，同时降低电源损耗，而且可保持较小的输出电容值，从而减少安装面积和系统成本。

图1：服务器电源电路

TLVR中的电路配置

图2解释了TLVR的运行机制。当多相VR中的电流需求突然增加时，为维持输出电压，会增加当时开启的相的占空比，从而增加输出电流。通过增加特定相的占空比可增加该相的输出电流，但如果发生大电流负载变化，电流值将不够用，输出电流的增加将通过增加后续相的占空比来满足。

在这种情况下，确保所需电流需求所需的时间过长，输出电流的回转率较低，无法充分应对快速变化的负载。

另一方面，在TLVR中，与每个相位开关相连的电感器上都增加了额外的绕组，每个电感器中的额外绕组又与补偿电感器串联成回路。通过这种电路配置，在电流需求突然大幅增加的情况下，此时接通的相位的占空比将扩大，从而增加输出电流，并与其他未接通的电感器协同工作，使所有电感器都能在同一时刻提供电流。因此，即使在电流负载发生较大变化时，也能实现较高的负载瞬态响应，而且电源电压几乎不会降低。

TLVR方法不仅能快速供应电流，还能有效减少输出电容，是目前的主流电路配置。

图2：多相和TLVR电路配置的比较（6相）

图3：负载响应电路仿真比较结果

在TLVR中优化电路配置的VLBUC电感器

在这里我们将介绍针对TLVR电路配置进行了优化的双线圈功率电感器系列VLBUC和Lc补偿功率电感器VLBU6565100。

VLBUC12060120系列是一款支持大电流的双线圈功率电感器，具有高饱和磁通密度、针对高频开关专门优化的磁性材料和独特的电极结构等特点，实现了低损耗。两个线圈之间的绝压高达DC100V。

此外，VLBU6565100系列适用于Lc补偿功率电感器，是一款适合高频应用的低损耗元件。
两者的工作温度范围均为-40至+125°C。

用于6相

图4：用于Lc补偿线圈的VLBUC电感器和VLBU 电感器

备注：Isat_20%：当只向初级线圈提供直流电流时，取决于电感饱和。（比初始L值减少20%）

Itemp_40C：取决于自温升 (40℃)，当只向初级或次级线圈提供直流电流时。

Lp (L初级)：引脚1 - 引脚4

Lk（L泄漏）：引脚1 - 引脚2（引脚3和引脚4短接时）/2

K（耦合因子）：1-(Lk/Lp)

备注：Isat_20%：取决于电感饱和。（比初始L值减少20%）

Isat_30% ：取决于电感饱和。（比初始L值减少30%）

Itemp_40C：取决于自温升 (40℃)