四路DCDC、每路2A，还要把PCB做小？这颗国产芯片连电感都集成了

大伙有没有碰到过这种场景？

你手里有一块 SoC、FPGA、摄像头或者红外设备的板子，系统从 5V 供电，但是芯片真正需要的电源可能是这样的：一路 0.8V，给核心；一路 1.1V，给 DDR；一路 1.8V，给 IO；再来一路 3.3V，给外围器件。

一颗芯片，四五组电源。

电压还各不一样，以前咋办？简单～上四颗 Buck，然后：四颗电源芯片；四颗电感；四套输入电容；四套输出电容；再加上反馈电阻、使能控制和一堆电源走线；原理图看着还行，真到了 PCB 布局的时候，问题就来了。

因为真正占地方的，很多时候还不是 Buck 芯片本身。

而是：

那四颗电感。

尤其是小型摄像头、便携设备、红外模组这类产品，PCB 本来就没多大，四颗电感往上面一摆，再把每一路的输入回路、开关回路和输出回路铺开，电源部分直接占掉一大片。

有没有一颗芯片，能把四路 Buck 做进去，顺便连四颗电感也一起打包？

最近看了一下共模半导体的 GM65024，人家还真是这么干的。

四路 Buck，连电感一起塞进去了

GM65024 的思路其实很直接，你不是需要四路电源吗？那我就直接给你四路！而且不是四路几十毫安的小 LDO，是四路 Buck。

每路 2A

输入电压范围：

四路输出的典型用法是：

其中前两路可以通过外部反馈电阻设置输出电压，内部参考电压是 0.6V，计算公式也很简单：

后面两路则对应 1.8V 和 3.3V 电源，说白了，这就是把一颗处理器周围最常见的四路低压电源，直接装进了一个模块；但真正有意思的还不是四路 Buck，而是功率电感也集成进去了。

以前电源树可能是这样的：

现在变成：

外面主要剩下：输入电容；输出电容；前两路的反馈电阻。就这些。

这颗芯片到底有多大？

直接看封装，GM65024 使用 22 引脚 LGA 封装，尺寸只有：

四路 Buck，四套功率开关，四颗功率电感，全部塞在里面。

这个尺寸什么概念？

芯片本体正面面积大约：

当然，实际 PCB 占用面积还得算外围电容和布线；但跟四颗独立 Buck 加四颗外置电感相比，真正省下来的，不只是四颗芯片。

更重要的是：

四颗电感和四个外部 SW 开关节点没了

Layout 工程师应该知道这意味着什么～

少一根线是一根

少一根线是一根

电感不只是占地方，外置 Buck 还要处理：输入高脉冲电流回路；SW 高 节点；功率地回流；反馈线绕开开关节点。

四路电源，就是四套。

GM65024 把其中最麻烦的一部分直接收进模块内部，这才是集成电感真正值钱的地方。

外围到底有多简单？直接看典型电路

数据手册给了一套很典型的应用：5V 输入。

四路输出分别是：

这基本就是一颗 SoC 或 FPGA 的标准电源树。

每一路输入放一个 10μF 电容，每一路输出放一个 22μF 电容，0.8V 和 1.1V 两路再加两颗反馈电阻，没了。

最显眼的是什么？

没有外部电感

传统四路 Buck，原理图里面最扎眼的四颗 L，现在直接没了。

举个例子，第一路要输出 0.8V，假设下面的反馈电阻取：

那么：

算下来：

这也正是典型应用里面采用的阻值。

第二路输出 1.1V。

取：

则：

所以典型电路里面用的也是：

说白了，前两路你通过两颗电阻决定电压，后两路直接拿 1.8V 和 3.3V；对于常见数字系统，这个组合确实很实用。

系统非常简洁

系统非常简洁

四路电源还可以分别开关

GM65024 的四路 Buck 都有独立的：

如果不需要四路一起启动，可以：先启动 0.8V 核心电源；然后启动 1.1V；接着启动 1.8V；最后打开 3.3V；如果前一级电源起来以后，再通过电阻分压去控制下一级 EN，甚至可以做简单的事件触发式上电时序。

芯片还提供了一个 PG，也就是 Power Good 引脚；正常情况下，PG 是开漏输出；当输出电压达到规定范围后，PG 才会释放；如果：输出掉压；输入欠压；芯片关闭；或者发生过热保护；PG 都会被拉低。

对 MCU 来说，这个信号很有用，以前可能要自己用 ADC 去猜：

电源到底起来没有？

现在直接看 PG，当然，它这里是一个汇总型 PG，四路里面只要有一路出问题，整个 PG 就会告诉系统电源树不正常了，优点是省引脚；缺点也很明显：MCU 只知道有人出事了，不一定马上知道具体是哪一路。

四路2A，效率到底怎么样？

四路 Buck 集成到一个小模块里面，用户第一反应肯定是：

会不会只是面积小，效率不行？

GM65024 的开关频率是：

当 VIN=5V 时，从曲线来看：5V 转 3.3V，在中等负载区域，效率峰值大约能到 92% 左右；5V 转 1.8V，大概在 85%～86%；再往下到 1.1V 和 0.8V，因为输入输出压差越来越大，效率也会相应下降。

这个很好理解

Buck 的输出电压越低，占空比越小：

比如：

理想占空比只有：

高侧 MOS 每次只打开很短时间，开关损耗、导通损耗和内部静态损耗占输出功率的比例都会变得更加明显；所以别看到“四路都一样”，就觉得四路效率也应该一样，不是这么回事。

对于低压大电流核心电源：

哪怕损耗只有几百毫瓦，效率数字都会明显被拉下来；反过来，5V 转 3.3V 的变换比更友好，做到 90% 以上就正常得多。

轻载怎么办？

这个也考虑了；GM65024 在轻负载时不是一直傻乎乎地保持 1MHz 开关；负载很小时，它会进入低功耗跳频工作模式，大概可以理解成：输出电容先充电；电压够了；内部一部分电路休息；负载继续消耗电容里的能量；电压掉下来以后，再工作几下。

所以轻载的时候不是：

开、开、开、开、开、开……

而更像：

工作一阵 —— 休息 —— 工作一阵 —— 休息

这样做的目的很简单：降低轻载损耗。

数据手册给出的每路 Buck 低功耗模式静态电流典型值是：

关断状态则是：

对于便携设备、摄像头待机或者分模块上电的系统，这个参数还是有意义的。

电源好不好，别只盯着效率，瞬态响应更关键

很多人看 DCDC，第一个看效率；但给 SoC、FPGA、DDR 供电，我反而觉得另一个参数更重要：

负载瞬态

处理器不是一直吃固定电流的，可能上一秒还是几十毫安，一个模块突然启动，电流直接跳到 1A，这时候 Buck 控制环路还没反应过来，多出来的电流谁来供？

答案是：

输出电容。

所以负载突然增加时，输出电压一定会先往下掉，GM65024 数据手册里面还专门给出了一个估算公式：

比如负载突然变化 1A；输出电容 22μF；开关频率 1MHz，那么：

算下来大约：

当然，这只是近似估算，所以规格书后面又说了一句很实在的话：

最终还是得做负载瞬态测试，或者直接使用网络分析仪测环路

这个我很赞同。

看效率曲线，只能告诉你有多少电变成了热。

看负载瞬态，才知道这个电源遇到真正的动态负载以后，会不会把后面的处理器搞复位。

0.8V；1.1V；1.8V；3.3V；几组 0A 到 1A 的负载跳变波形

0.8V；1.1V；1.8V；3.3V；几组 0A 到 1A 的负载跳变波形

什么设备适合用它？

我觉得 GM65024 最典型的应用不是普通 MCU 小板，一颗 MCU 往往根本用不到四路 Buck，真正适合的是：

SoC板卡

典型就是：

一颗基本把主电源树包了。

FPGA小型板卡

FPGA 最喜欢多电源，核心电压；辅助电压；DDR；IO，传统做法四颗电源芯片铺开，非常占地方；这种集成方案就比较对路。

摄像头和红外模组

数据手册也把红外设备列成了目标应用，摄像头模组里面常见：核心；MIPI IO；模拟；外围空间又特别紧。这时候，集成电感的意义甚至比多省几块钱更大。

便携式设备

尤其是：5V USB 输入；电池经过前级变成系统母线；内部又需要多路低压电源，这种场景也比较合适。

小结

实事求是地说，GM65024 也不是什么万能电源；它的输入最高只有：

所以 12V、24V 系统跟它没关系。

LGA 封装对手工焊接和小批量调试也没有普通 QFN、SOT23 那么友好。

四路同时大负载工作的时候，热设计必须认真算，而且四路的电压配置，本身就是明显针对数字系统电源树优化的。但反过来看；如果你的系统正好是：5V 左右输入；需要四路低压电源；输出在 0.xV、1.xV、3.3V 这一带；单路电流在 2A 以内；PCB 空间又紧；那这颗芯片的思路确实很直接。

别人做四路电源，是四颗 Buck；四颗电感；四套功率回路，它是：

一颗 4.25mm × 3.05mm 的模块，把四路 Buck 和四颗电感一起包了。

有时候硬件设计真正头疼的，不是把电路做出来，而是：

怎么把已经能工作的电路，塞进更小的地方。

从这个角度看，GM65024 干的事非常明确，它没有创造新的电源拓扑；只是把工程师原本要在 PCB 上反复做四遍的东西，提前替你做好了；而这种芯片，往往才是产品真正开始缩小以后，最能让 Layout 工程师松一口气的东西。