许多系统板需要多个电压轨来驱动遍布半导体板的各种半导体IC。例如，考虑一个现代机顶盒(STB)。它包括从片上系统(SOC)到像芯片逻辑、Wi-Fi、HDMI、以太网PHY和诸如USB和SDIF等接口的设备。此外，它还包括RF / IF功能和时钟，因为所有这些设备消耗大量的功率，风扇需要冷却。为了最小化噪声，一个好的设计还分离模拟和数字电源轨。因此，SOC需要1.8伏或更低的核心电压，而其I/OS需要3.3伏电源。同样，USB端口使用5 V电源，风扇也是如此。简而言之，单个系统板需要多个电源轨来操作。
传统上，为了产生这些多个电压，设计者已经使用多个开关转换器或低压差稳压器(LDO)从最接近的电压总线降压电压。除了增加系统板的成本和空间外，使用多个开关稳压器或LDO也意味着更多的功耗和更低的整体效率。另一种更简单的方法是从单个同步降压调节器产生多个电压。
多输出同步变流器
虽然，产生多个输出电压的单同步降压调节器是可用的，例如线性技术的LM500 6，它们使用耦合电感器和相关的多个外部MOSFET，以及二极管整流以产生两个或更多电压输出。一个典型的基于LM500 6的采用耦合电感器的降压转换器如图1中所示。生成两个或多个输出所需的附加组件使用更多的空间和增加成本，同时降低效率，从而挫败了它的使用。因此，为了尽量减少外部元件，同时克服设计变压器或耦合电感的繁琐，德克萨斯仪器和线性技术等供应商已经推出了下一代集成多输出同步降压开关稳压器，简化了这些任务。ROM较小的足迹而不影响效率。
线性技术LM500 6双输出同步降压变换器图
图1:采用耦合电感的双输出同步降压变换器。
以TI的多通道同步Buck变换器为例，如TPS65 261(图2)。该单片多通道同步降压转换器在芯片上集成了三个降压转换器，使三个不同的电压输出从单个输入电源输出，输出电流额定为3 A/2 A/2 A。TI描述了其产品数据表中的部分，每个降压转换器都是独立的。NT与专用启用，软启动和环路补偿引脚。每个降压芯片上的反馈电压基准为0.6 V。其宽输入电源电压范围为4.5 VDC至18 VDC包含大部分中间总线电压，工作电压为5 V、9 V、12 V或15 VDC电源总线。转换器的开关频率可以用外部电阻器从250 kHz调整到2 MHz。额定电流稍高的类似部件是TPS65 250。Buck 1被额定为3.5 A的最大电流，而Buck 2和3分别被额定为2.5 A的最大电流。不像TPS65 261，它在32引脚VQFN封装中，TPS65 250被容纳在40引脚QFN中。
德克萨斯仪器TPS65 261三电平同步降压变换器简图
图2：TI三重同步降压转换器TPS65 261的功能框图。
为了最小化输入滤波器的要求，片上降压电路1的开关时钟相对于Buck 2和Buck 3的时钟为180度，而Buck 2和Buck 3的时钟同相运行。此外，为了实现输出电压的适当排序，多输出同步转换器包含每个降压的专用启动和软启动引脚。更重要的是，它具有电源良好(PGOD)引脚来监督降压转换器的每个输出电压。事实上，电源好引脚断言当任何输出电压不工作。因此，保护转换器免受过载和过温故障条件的影响。事实上，根据TI，内部热关断电路迫使器件停止开关，如果结温超过160°C，器件重新启动功率上升序列时，结温下降到140°C标记以下。此外，为了在轻负载下获得更高的效率，TPS65 261在轻负载电流下进入高效率的脉冲跳跃模式(PSM)操作。
使用TPS65 261的三输出同步降压转换器如图3所示。在TPS65 261数据表中，用于该三输出转换器的设计参数如表1所示。在产品的数据表中描述了输出电感器的值，以及输入和输出电容器。基于转换器的电流模式控制方案，数据表显示了如何选择环路补偿电路的频率和分量。
德克萨斯仪器三输出同步降压变换器简图
图3：基于TPS65 261的三输出同步降压转换器。
设计参数示例值
VUT1 1.2 V
IOUT1 3 A
VUT2 3.3 V
IOUT2 2 A
VUT3 1.8 V
IOUT3 2 A
瞬态响应1负载阶跃±5%
输入电压12伏正常，4.5伏至18伏
输出电压纹波±1%
开关频率600千赫
表1：基于TPS65 261的三输出同步降压转换器的设计参数。
多输出μ模块调节器
类似地，线性技术已经引入了一种四输出降压型μ模块调节器，指定LTM464 4，并可配置为单、双、三或四输出解决方案。这种灵活性使系统设计者依赖于一个简单而紧凑的μ模块调节器，线性技术说。根据该公司，有四个独立的调节器与相关的DC/DC控制器、电源开关、电感器和补偿组件在9×15×5.01毫米BGA封装中。每个调节器能够提供高达4A的连续输出电流。如图4所示，只需要8个外部陶瓷电容器和4个反馈电阻来调节在0.6V到5.5VDC之间的4个独立可调输出。独立的输入引脚使4个通道从不同的电源或共同电源轨(S)从4VDC到14VDC。LTM464是通信应用的理想选择。
线性技术的四路DC/DCμ模块调节器
图4:线性技术的四元DC/DCμ模块调节器只需要少量的外部陶瓷电容器和反馈电阻器来调节4个独立的可调输出，在0.6V到5.5VDC之间。
对于较低的输出电流，线性提供了LTC3544，这是一个四路同步降压调节器与四个独立的输出，提供高达300毫安，2000毫安，200毫安和100毫安输出电流，分别。然而，输入电压范围被限制为2.25 V至5.5 V。建议用于李离子/聚合物电池供电的应用，并在低剖面16引脚QFN封装。类似地，对于汽车应用，线性提供其LT3504调节器。
对于需要三重输出的应用，线性引入了包括三个降压稳压器的LT3514，分别提供2 A、1 A和1输出电流。该器件具有宽的工作输入范围为3.2 V至36 V。片上升压调节器允许每个通道运行高达100%占空比。
综上所述，目前有许多可提供多输出同步降压降压型DC/DC转换器和调节器的源，它们简化了使用单个输入电压范围设计具有多个输出电压的降压转换器的任务。由于芯片上和封装内的高集成度，仅需要少数外部组件来完成这样的多输出解决方案。