业界第一个用于下一代Intel和AMD CPU的核电源方案,内置双路驱动器

业界第一个用于下一代Intel和AMDCPU的核电源方案，内置双路驱动器SUNNYVALE，CA，2005年11月29日。MaximIntegratedProducts(NASDAQ：MXIM)推出业界首款单芯片2/3/4相控制器MAX8809A/MAX8810A，专为下一代Intel®和AMD®核电源设计，器件内部集成了双路驱动器。MAX8809A/MAX8810A是Maxim不断丰富的、面向台式计算机主板和服务器领域产品的最新成员。在过去的5年里，Intel和AMDCPU的性能得到了极大提高。(回顾Intel和AMD处理器的历史发展进程，请参考本文后面的背景白皮书：CPU—性能需求不断提高，成本控制更加严格一节)。为这些CPU供电的电源管理IC必须紧随其发展进程，MAX8809A/MAX8810A控制器能够满足现代CPU对功率、性能和精度最为苛刻的要求。重要的是，Maxim还对这些控制器设计进行了简化和优化，可提供更大的灵活性。为满足Intel和AMD大电流核处理器的电源需求，MAX8809A/MAX8810A为设计工程师提供了一种新的途径，Maxim公司非便携产品事业部经理JonathanHorner解释到，这些器件集技术、简易性和灵活性于一体，必将缩短用户的设计时间、降低产品开发风险和总体方案成本。多相工作方式和突出的设计灵活性MAX8809A单芯片、2相方案集成驱动器，为功率需求高达65W的应用提供理想的解决方案。片上还包括第3相PWM输出，因此经过简单调整即可满足更大功率的需求；仅仅增加一个MAX8552高性能驱动器即可支持高达90A的设计。MAX8810A集成了双路驱动器，同时还额外增加了2路PWM输出。MAX8810A与高性能双路驱动器MAX8523配合使用，能够为高达150A的4相设计提供低成本、结构紧凑的2芯片方案。选择引脚(SEL)允许设计者对控制器进行设置，以支持3种不同的处理器，包括IntelVRD10.1和Intel及AMD的下一代CPU。器件同时还支持VID码、VID信号门限、正确的启动顺序和过压保护(OVP)门限。这使得设计者很容易将已有设计移植到新的应用中，从而可减少库存的控制器IC种类。高性能电流均衡大功率微处理器要求精密的电压调节精度，以确保性能稳定。MAX8809A/MAX8810A采用输入偏置电流极低(典型值为0.1µA)的差分放大器，可对处理器管芯进行远端电压检测。这消除了输出和返回通路引线阻抗的影响。由于采用了高精度DAC以及精密电流检测放大器，初始输出电压精度达到±0.4%。该精密误差放大器可在整个负载范围内保证高精度电压定位。MAX8809A/MAX8810A采用峰值电流模式控制方案，提供快速瞬态响应和固有的电流分配功能。具体应用可采用检流电阻，或者采用电感的直流电阻(DCR)以节省成本和提高效率。良好匹配的电流检测放大器可确保各相之间的电流匹配精度优于5%。通过Maxim专有的快速主动均流*(RA2)技术，电流均衡精度得到进一步提高，消除了由电流检测元件容限所造成的误差。电流检测经过全面的温度补偿，在整个-40°C至+85°C工作温度范围内可实现精确的电压定位和限流。高精度电压调节过流保护极为可靠；按照经过温度补偿的平均电流进行逐周期限流。过流情况下，MAX8809A/MAX8810A的折返式限流功能可将电流降至最大值的50%，从而减轻了输入和输出元件的负荷。其它内部保护机制还包括高温保护和过压保护(OVP)。其它特性包括宽输入电源范围(高达26V)、使能控制引脚(EN)和电源就绪(VRREADY)输出信号。通过外部电阻编程设置软启动时间。关断采用独特的'软停止'技术，从而可将输出电压调节至0V。关断时该功能可避免输出端产生负电压脉冲，省去了外部箝位肖特基二极管。注：关于MAX8809A/MAX8810A应用技术的详细信息，以及这些技术为IC设计者带来的好处，请参考MAX8809A/MAX8810A器件优势一节。MAX8809A采用无铅、5mmx5mm、40引脚、薄型QFN(TQFN)封装，MAX8810A采用无铅、6mmx6mm、48引脚TQFN封装。MAX8809A和MAX8810A的起价分别为$2.40和$2.50(1000片起，美国离岸价)。背景白皮书：CPU—性能需求不断提高，成本控制更加严格台式机CPU的性能在过去5年间得到了极大的提升，如以下链接的表格所示。PentiumIIIPentium4ExtremeYearIntroduced20002005CoreSpeed600MHz3.73GHzL2Cache256K2MFrontSideBusSpeed100MHz1066MHhzVoltage1.75V1.30VVoltageTolerance+40/-80mV±19mVPower19.6W150W处理器的性能提升，同样也使为CPU供电的电压调节器在技巧、性能和复杂性方面不断提高。显而易见，CPU电源控制器需要具备以下几方面的性能特点。1.功率：电压调节器的一个参数是‘相’的数量，或者说它能支持的通道数。每一相实际上可以提供25W至40W的功率，取决于可用空间和冷却等因素。单相电压调节器足以为Pentium3供电，而当前的CPU则需要3相或4相调节器。2.电流均衡：设计多相电源所面临的挑战之一是需要确保各相之间电流(功率)均衡。如果一相的电流极度不成比例，会加大元件的负荷并缩短其工作寿命。因此所有多相电压调节器实际上必须包含能够主动均衡各相电流的电路。3.精度：为保证CPU工作在高时钟频率下，要求其电源电压具有极高的调节精度。并且，必须在静态和动态情况下都能够保持高精度指标。通过采用精密的片上基准电压，以及最大程度降低失调电压和偏置电流，可获得良好的静态精度。而动态精度则受电压调节器的闭环带宽以及调节器输出端的大容量输出电容影响。由于任何调节器都不能立刻响应CPU的功耗突变，所有设计都需要大容量输出电容。调节器的闭环带宽越高，就越能够快速‘跟上’CPU的功耗要求并尽快从大容量输出电容那里“接管”供电任务。对CPU电压调节器的要求不断提高，这对设计提出了极大的挑战。裸片尺寸和引脚数量都与调节器支持的相数成比例关系。高精度电压基准需要复杂的设计和校准技术。为完成基本电压调节和主动电流分配的电压和电流检测放大器，必须足够快并具有低失调误差和低偏置电流。放大器必须在整个工作过程中和整个温度范围内稳定工作。主动电流分配电路还必须足够精确，且不能干扰基本电压调节电路的正常工作。大功率CPU调节器设计所面临的最严峻挑战可能就是成本了：在过去5年当中，CPU核电压调节器每一相的价格降低了4倍甚至更多。MAX8809A/MAX8810A器件优势MAX8809A/MAX8810A能够满足下一代CPU的所有高性能需求，同时在技术和性能方面比现有调节(控制)方案进一步提高。精密的线电压调节功能传统的电压模式控制方案，其误差电压与内部产生的锯齿波进行比较，因而线电压调节性能从本质上来说比较差。如果调节器不增加额外的电路(和复杂度)来动态调整锯齿波，则输入电压改变时并不会反映到锯齿波上。MAX8809A/MAX8810A采用峰值电流模式控制技术，使用每一相的电感电流斜坡取代了内部锯齿波。占空比受电感电流斜坡控制，而该电流斜坡是输入和输出电压的函数。因此无需额外电路即可从本质上保持线电压调节功能。简易的电压定位大多数大电流CPU的核电压调节器设计采用电压定位技术，以降低对大电容的需求。MAX8809A/MAX8810A使用一定的增益来设置输出负载线阻抗(见图1).调节器误差电压计算公式如下所示：VC=gMVxRCOMPx(VDAC-VOUT)=IOUT/NXRSENSExGCA其中N表示相的数目。整理该公式，我们可以得到：(VDAC-VOUT)/IOUT=(RSENSExGCA)/(NxgMVxRCOMP)其中(VDAC-VOUT)/IOUT项是负载线阻抗。电流检测增益(GCA)和误差放大器的跨导(gMV)是IC的参数。RSENSE和N由具体应用决定。因此通过选择合适的RCOMP阻值，即可设置负载线的阻抗，RCOMP同样设置了误差电压放大器的增益。竞争解决方案通常需要多个电阻来设置负载线阻抗。快速瞬态响应电压模式控制方案还需要第二个环路来实现电流均衡－该环路的带宽通常是电压环路带宽的1/5至1/10，以避免引入干扰。由于电流均衡通常仅需要慢调节，因此低带宽足以满足要求。但是对于电压定位来说，负载瞬态响应直接就是电流环路带宽的函数。电压模式的带宽很低(例如5kHz)；峰值电流模式的电流和电压环路带宽是相同的(例如50kHz至75kHz)。图2和图3(先加载95A阶跃负载，然后断开95A负载)所示为从示波器抓取的图形，显然瞬态性能的差别非常明显。由于电压模式的控制环路和输出滤波器引入了几个极点和零点，因此其补偿更加复杂。电压模式通常需要III型补偿方案，而峰值电流模式则采用单极点补偿即可，因此仅需要较少的元件。高精度电流均衡峰值电流模式控制有一个局限性：两相之间电感值的差异(例如由于容限引起的差异)会引起直流电流不匹配。MAX8809A/MAX8810A运用一种称作快速主动均流(RA2)的专有技术，获得每一相电感纹波电流的平均数。RA2电路(见图4)花费几个开关周期来‘学习’每一相的峰-峰值纹波电流，然后使偏置的峰值电流信号降低1/2纹波电流。将“峰值”控制点由电感电流峰值移至直流电流点，这样既保持了峰值电流模式控制的好处，同时还可以实现非常精密的直流电流匹配。由于RA2电路并不是用于调节功能的电流检测通路的直接构成部分，因此不会减慢瞬态响应时间。精确的温度补偿MAX8809A/MAX8810A仅使用单个热传感器即可实现精确的温度补偿。获取电流信息的常用方法是使用电感的直流阻抗(DCR)作为电流检测元件。但是使用该方法会带来一个问题。由于铜线具有正温度系数，DCR会随温度的改变而改变。可使用具有相反(负)温度系数的等值电阻(NTC)对设计进行补偿。该NTC通常也是设置负载线阻抗的电阻网络组成部分。为在整个需要的温度范围内实现阻抗线性化，电阻网络还包括两个额外的电阻。该技术的缺点是限流信息并未进行温度补偿；室温下的限流门限在更高的温度下必须按比例增加，以补偿增加的电流信号。必须采用更大尺寸的电感和MOSFET，以处理电流限(室温下)的最大电流，这会导致方案成本更高。MAX8809A/MAX8810A也采用NTC，但线性化是片内完成的，省去了两个电阻。然后对检测到的电流进行温度修正，并且用于内部电压定位和限流功能。无需因温度影响而采用大尺寸元件；室温下与85°C下的限流门限都是一样的。竞争产品还需要第二个NTC来完成VRHOT功能，而MAX8809A/MAX8810A则使用同样的线性化温度信息完成VRHOT，这进一步降低了方案总成本。总之，MAX8809A/MAX8810A具备的功能和采用的技术有助于简化设计进程和降低方案总成本。关于Maxim用于台式PC和服务器应用领域的其它电压调节器方案的完整信息。MaximIntegratedProducts是国际领先的高品质模拟和混合信号器件供应商，其产品应用于真实世界的信号处理领域。欲了解更多信息，请联系Maxim，120SanGabrielDr.,Sunnyvale,CA94086。电话：408-737-7600(美国)，或访问URL：Intersil推出高性能CPU多相核心控制器Intersil公司日前宣布推出PWM（脉宽调制）控制器系列的最新成员ISL6316。该产品是高性能CPU多相核心控制器，可用在基于Intel的VRD（VoltageRegulatorDown）10.X和EVRD(EnterpriseVoltageRegulatorDown)10.X台式机、工作站和服务器主板中。延续Intersil精密VR10.XPWM控制器的策略，四相ISL6316提供精确的热监测和温度跟踪OCP（过流保护），在整个CPU电压范围内有±0.