選擇理想的核心電壓穩(wěn)壓器控制器IC最大限度地提高CPU效率和瞬態(tài)響應(yīng)能力

　　當(dāng)你打開(kāi)計(jì)算機(jī)時(shí)，就知道中央處理器(CPU)在運(yùn)行。但是，你可曾想過(guò)它是如何工作的呢?CPU是接受直流電壓并提供所需的數(shù)據(jù)處理性能。但是，需要復(fù)雜的CPU電壓調(diào)節(jié)，這由位于CPU附近的專門(mén)的穩(wěn)壓器(VR)來(lái)提供。最新一代的CPU采用非?？斓臅r(shí)鐘頻率，這意味著CPU芯片上晶體管的開(kāi)啟和關(guān)閉頻率非常高。處理器可以消耗令人難以置信數(shù)量的電流，在晶體管導(dǎo)通時(shí)對(duì)寄生電容充電。一般來(lái)說(shuō)，移動(dòng)CPU消耗的電流要低于同類臺(tái)式機(jī)或服務(wù)器應(yīng)用，但是它仍然可以很容易地消耗50A以上的電流。為了降低功耗，CPU都是在非常低的核心電壓下運(yùn)行，往往低于1V。低電壓高電流對(duì)CPU穩(wěn)壓器帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。

　　最流行的CPU穩(wěn)壓器解決方案是多相同步降壓轉(zhuǎn)換器，如圖1所示。同步降壓一詞表明，MOSFET被用作了低側(cè)開(kāi)關(guān)。相比之下，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的降壓穩(wěn)壓器有一個(gè)低側(cè)開(kāi)關(guān)二極管。與標(biāo)準(zhǔn)降壓穩(wěn)壓器相比，由于MOSFET比二極管的電壓降更低，同步降壓穩(wěn)壓器的主要優(yōu)點(diǎn)是效率較高。

　　圖1. ISL62882多相降壓轉(zhuǎn)換器。(圖字：底部焊點(diǎn))

　　CPU核心電壓有非常嚴(yán)格的開(kāi)關(guān)紋波和瞬態(tài)響應(yīng)要求。多相降壓轉(zhuǎn)換器采用交錯(cuò)相(interleaved phase)來(lái)減少總輸出電壓紋波，每個(gè)相攜帶一部分總負(fù)載電流，可以使用小型電感迅速提供能量，同時(shí)保持很小的核心電壓開(kāi)關(guān)紋波。

　　在筆記本電腦環(huán)境中，電路板面積非常有限，所以最好采用集成在控制器上的MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器，以消除柵極驅(qū)動(dòng)IC所需的空間和成本。

　　活動(dòng)模式和休眠模式

　　移動(dòng)CPU可以頻繁地在活動(dòng)模式和休眠模式之間變化。它甚至可以在兩次按鍵之間進(jìn)入休眠模式。在休眠模式下，它需要較低的核心電壓，消耗電流也相當(dāng)少，有助于延長(zhǎng)電池壽命。CPU穩(wěn)壓器需要在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)有效，以幫助延長(zhǎng)電池壽命。如前所述，CPU核心電壓采用多相配置來(lái)支持大額電流。但是，多相操作在輕負(fù)載條件下將會(huì)無(wú)效，因?yàn)橛刑嗟腗OSFET要開(kāi)關(guān)來(lái)支持低輸出電流。穩(wěn)壓器可以做幾件事情來(lái)提高輕載效率。

　　首先，它可以降相(drop phase)，以消除閑置相的不必要的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

　　或者，它還可以進(jìn)入二極管仿真(DE)模式，這時(shí)低側(cè)MOSFET受到控制，其運(yùn)行就像一個(gè)二極管，可使電流從源極流向漏極，并當(dāng)電感電流試圖反向時(shí)關(guān)閉。這種模式消除了輕負(fù)載時(shí)流到輸入電壓軌的不必要的能量。為了進(jìn)一步提高效率，該控制器還可以在負(fù)載較輕時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率。