處理器的高效率電源管理

　　一種方法是采用帶集成MOSFET驅(qū)動器的PWM(脈寬調(diào)制)控制器IC。然而，片上柵極驅(qū)動器產(chǎn)生的熱和噪聲會影響控制器性能。級連這類芯片以增加更多相是不現(xiàn)實的。用這種配置實現(xiàn)精確的電流均分是困難的。這種方法3相是限制相數(shù)。

　　另一種方法是采用分離的控制器和分離的柵極驅(qū)動器，使PWM控制器與柵極驅(qū)動器的熱和噪聲隔離。然而，電流均分會更復(fù)雜，因為電流感測信號路由到控制器。還有另外的控制器-驅(qū)動器延遲，這是因為它們是分離的IC。

　　另一種方法是采用一個帶集成柵極驅(qū)動器和內(nèi)置同步和電流均分的控制器。這種方法只允許偶數(shù)相數(shù)。它簡化了設(shè)計，但可導(dǎo)致未用或多余硅片、引腳和外部元件。最重要的是片上所產(chǎn)生的驅(qū)動器熱和噪聲可能會降低控制器性能。
　　所以，現(xiàn)有的方法在選擇相數(shù)中不能提供所需的自由度。理想的方法是一種可伸縮的拓?fù)?，它能容易地增加或去除任意多相單元，而且不影響性能。這種方法必須能夠在分布的相單元中相等地均分電流。這樣的技術(shù)使寄生效應(yīng)最小，并容易板布線。

　　DrMOS

　　配置一個減小尺寸、可伸縮多相變換器的一種方法是采用DrMOS(Driver-MOSFET)規(guī)范(Intel公司2004年11月提出)。DrMOS模塊包括驅(qū)動器和功率MOSFET(圖2)，設(shè)計用于多相變換器。

　　對于一個DrMOS器件采用多芯片模塊的一個主要優(yōu)點是，可以使單獨(dú)MOSFET性能最佳化。然而，多芯片模塊的元件成本高于等效的單片方案。盡管如此，設(shè)計人員應(yīng)從系統(tǒng)觀點看成本問題。

　　Fairchild公司的FDMF8700是一款支持Intel的DrMOS Vcoredc-dc變換器標(biāo)準(zhǔn)、用于大電流同步降壓應(yīng)用的FET加驅(qū)動器的多芯片模塊。這是一個完全集成的功率級方案，采用8×8mm MLP封裝。它替代一個12V驅(qū)動器IC和3個N溝MOSFET，與分立元件方案相比，節(jié)省板空間50%。開關(guān)和驅(qū)動器管心的布線和尺寸是最佳化的，能工作在較高頻率。

　　不象分立方案那樣，寄生元件與板布線一起顯著地降低了系統(tǒng)效率，F(xiàn)DMF8700模塊的熱和電氣性能，使寄生效應(yīng)最小，改善了總系統(tǒng)效率。在工作時，高端MOSFET對于快速開關(guān)是最佳的，而低端器件對于低RDS(ON)是最佳的。這種配置實現(xiàn)了變換12V總線到提供處理器芯核1.0V~1.4V(高達(dá)30A)電壓所需求的低占空比開關(guān)。

　　Fairchild家族的DrMOS多芯片模塊包括FDMF6700，F(xiàn)DMF8704，F(xiàn)DMF8704和FDMF8705(見圖3)。

　　圖2 DrMOS模塊包含驅(qū)動器和功率MOSFETs?？刂齐娐泛洼敵黾壘哂歇?dú)立的地

　　Renesas Technology America公司的RZJ20602NP集成一個驅(qū)動器IC和高、低端功率MOSFET在56引腳QFN封裝中。這種第二代驅(qū)動器-MOSFET產(chǎn)品工作在高達(dá)2MHz開關(guān)頻率，其最大輸出電流為40A。工作在1MHz，VIN=12V，VOUT=1.3V時，最高效率接近87%。在25A輸出電流時，功耗只有4.4W。

　　NXP公司的NXP PIP212-12M也滿足DrMOS規(guī)范。它由高端(控制FET)、低端(同步FET)和FET驅(qū)動器組成。它可以用做降壓穩(wěn)壓器構(gòu)建單元，每相大于30A電流、工作頻率高達(dá)1MHz。

　　Semtech公司的SC2447是一款高頻率、雙相PWM降壓控制器，對于Philips和Renesas DrMOS是最佳的器件，適用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電源。它采用固定頻率、連續(xù)導(dǎo)通峰電流模式的控制，具有良好的補(bǔ)償和快速瞬態(tài)響應(yīng)。它產(chǎn)生兩個獨(dú)立的180?異相、30A輸出。每個相具有單獨(dú)的閉環(huán)軟啟動和過載停機(jī)定時器。

　　Intersil公司的ISL6307A控制微處理器芯核電壓調(diào)整(圖3)。微處理器負(fù)載可產(chǎn)生非常快沿率的負(fù)載瞬態(tài)。ISL6307A具有寬帶控制環(huán)和高達(dá)12MHz的紋波頻率，能為瞬態(tài)提供最佳響應(yīng)。ISL6307A利用專利技術(shù)感測電流，來測量低端MOSFET導(dǎo)通期間跨接在低端MOSFET的RDS(ON)或輸出電感器dc電阻(DCR)上的電壓。電流感測器為精確電壓降、通道電流平衡和過流保護(hù)提供所需的信號。可編程內(nèi)部溫度補(bǔ)償功能補(bǔ)償電流感測元件的溫度系數(shù)。

　　圖3 由4個Fair child FDMF 8704DrMOS模塊和1個分離的四相Intersil ISL8307A PWM控制器組成的簡化四相電壓穩(wěn)壓器電路