處理器的高效率電源管理(08-100)

　　預測到2010年，處理器將工作在1V和100A電流，到2020年希望處理器的電源電壓將是0.7V和更高電流。處理器工作在1V，100A(或更高)和GHz頻率時的高效電源管理成為設計人員面對的困難任務。

　　設計人員可以提供低電壓、大電流微處理器電源。但增加高效率(90%或更高)的要求時，采用當今的元件和技術可達到的效率為70%~80%。

　　VRD配置

　　VRD(Voltage regulator-down)配置把所有元件直接安裝在計算機母板上，為大部分處理器供電。大部分VRD有8位電壓識別(VID)碼，其8位輸入線直接連接到處理器的相應8個VID引腳。在電壓穩(wěn)壓器根據(jù)感測器的微處理器VID碼，設置處理器所需的工作電壓。處理器也可以采用動態(tài)電壓識別來改變時鐘頻率和工作電壓，以響應處理器的工作負載和熱響應。

　　Intel公司VRD11.0處理器電源供電設計指南中，為5個不同處理器給出所用電源設計指南為：

　　·最高電源電壓：1.4V~1.425V;

　　·最大電流：75A~125 A;

　　·在所有線路、負載和環(huán)境條件下，嚴格的輸出電壓調整±5%;

　　·非常低的紋波，通常小于10mVrmsp-p;

　　·效率75%~80%;

　　·快速瞬態(tài)響應，與微處理器時鐘頻率一致;

　　·過壓保護;

　　·過流(短路)保護;

　　·過溫保護;

　　·功耗元件的熱管理;

　　·相當小的封裝尺寸，使電源可以安置在靠近微處理器負載處。

　　多相變換器

　　可以滿足當今處理器電源要求的唯一拓撲是多相開關模式變換器。這種變換器采用兩個或更多相同、組合單元，把這些單元輸出連接起來，其輸出是所有單元輸出的總和(圖1)。

　　圖1 四相電壓穩(wěn)壓器用分離的柵極驅動器、分立的功率MOSFETs和1個分離的PWM控制器，與微處理器連接靠8位VID碼