基于LMG5200 GaN器件的负载点转换电源参考设计
该参考设计采用具有电流倍增整流器(current-doubler rectifier)的单级硬开关半桥，这种拓扑结构有效地支持高降压比，同时提供可观的输出电流和可控性，实现了48v向1v的转换，可用作总线处理器、数据通信处理器以及fpga和asic的电源。
图1，方案原型
方案特点
方案初级采用lmg5200作为功率级，次级采用epc2023 gan fet。由于采用gan晶体管，消除了转换器的反向恢复效应，极大提高了转换效率。方案支持36v至75v的输入电压以及0.5v至1.5v的输出电压，默认输出电压为1v，输出电流高达50a。
图2，方案电路图
方案的输出电压可通过i2c接口进行编程。主要特点包括：
• 采用d-cap+高性能控制器。
• 输入电压36v至75v。
• 输出电压1v，可通过i2c总线在0.5v to 1.5v范围进行动态配置。
• 输出电压斜率24-48mv/μs，可电阻配置。
• 输出电流高达50a。
• 开关频率600khz，可通过电阻在400khz to 1mhz之间设置。
• 输入使能，pgood输出。
• 板上10a动态负载，支持10a/μs斜率。
• 可选电阻来配置负载线。
• 输出欠压和过压保护。
• 输出过流保护。
芯齐齐bom分析
芯齐齐bom智能工具显示，本方案采用了6种来自ti的半导体器件，元器件总数145个。其中，电路标号u1为一款500ma ldo线性稳压器lp38693，采用5引脚sot-223无铅封装，输出通过陶瓷电容器进行稳定。
图3，方案bom表
u3(lmg5200)是集成了80v、10a驱动器和gan半桥功率级方案，包含两个80v gan fet。对于具有高频、高效操作及小尺寸要求的应用而言，该器件堪称理想的解决方案，因为其反向恢复电荷几乎为零，输入电容ciss也非常小。lmg5200器件采用6mm × 8mm × 2mm封装，可轻松安装在pcb上。
u2(lp2992)为微功耗250ma低噪声超低压降ldo，采用6-pin pb-free llp封装。
u4(tps53632g)是一款采用d-cap+架构的半桥pwm控制器，可直接从单级转换中提供快速瞬态响应，最低输出电容和高效率48v总线。tps53632g采用耐热增强型32引脚vqfn封装，与lmg5200 gan功率级和驱动器配合使用，能够直接将48v电压转换为负载点电压(0.5-1.5v)，可以切换高达1mhz的频率，可实现高达92%的高频率和高效率转换。
u5(lmc555cmm/nopb)是用于生成准确延时和振荡的低功耗555定时器，采用8-pin小型soic封装。
图4，方案pcb布线图
u6、u7、u8为单通道高速低侧门极驱动器，工作温度-40c至+140c，逻辑类型ttl，工作电压4.5-18v。
本方案电路元器件均为标准品类，用户可以按照原始bom表中的零件号从原厂采购，也可以通过芯齐齐bom智能工具寻找替代品，然后从硬之城(allchips.com)一站购齐，再通过反复验证实现由48v甚至更高电压向1v的转换，以不折衷的效率为总线处理器、数据通信处理器以及fpga和asic提供可靠的1v电源。
一个与电感有关的公式
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图2，方案电路图
方案的输出电压可通过i2c接口进行编程。主要特点包括：
• 采用d-cap+高性能控制器。
• 输入电压36v至75v。
• 输出电压1v，可通过i2c总线在0.5v to 1.5v范围进行动态配置。
• 输出电压斜率24-48mv/μs，可电阻配置。
• 输出电流高达50a。
• 开关频率600khz，可通过电阻在400khz to 1mhz之间设置。
• 输入使能，pgood输出。
• 板上10a动态负载，支持10a/μs斜率。
• 可选电阻来配置负载线。
• 输出欠压和过压保护。
• 输出过流保护。
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u5(lmc555cmm/nopb)是用于生成准确延时和振荡的低功耗555定时器，采用8-pin小型soic封装。
图4，方案pcb布线图
u6、u7、u8为单通道高速低侧门极驱动器，工作温度-40c至+140c，逻辑类型ttl，工作电压4.5-18v。
本方案电路元器件均为标准品类，用户可以按照原始bom表中的零件号从原厂采购，也可以通过芯齐齐bom智能工具寻找替代品，然后从硬之城(allchips.com)一站购齐，再通过反复验证实现由48v甚至更高电压向1v的转换，以不折衷的效率为总线处理器、数据通信处理器以及fpga和asic提供可靠的1v电源。
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