實(shí)現(xiàn)多相降壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載線控制第一部分

隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和虛擬化的普及，IT 基礎(chǔ)設(shè)施正在推動(dòng)對(duì)高性能計(jì)算服務(wù)器的需求。

每一代新的服務(wù)器都需要更高的計(jì)算能力和效率，同時(shí)也增加了對(duì)功率的要求。確保服務(wù)器滿足市場(chǎng)需求的關(guān)鍵方面之一是了解微處理器的電源對(duì)整個(gè)服務(wù)器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和效率的影響。這使工程師能夠配置電源以獲得最佳性能。

當(dāng)涉及到瞬態(tài)響應(yīng)要求時(shí)，服務(wù)器應(yīng)用程序的要求特別高。為了滿足這些要求，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)施負(fù)載線控制，有時(shí)也稱為有源電壓定位 (AVP)。

了解直流負(fù)載線設(shè)計(jì)

負(fù)載線 (LL) 控制是指電壓控制環(huán)路的修改，其中降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 (V OUT ) 可根據(jù)負(fù)載電流進(jìn)行調(diào)整。換言之，V OUT對(duì)于所有負(fù)載值不再是恒定的，而是根據(jù)功率需求而變化?？梢允褂霉?1 計(jì)算調(diào)整后的輸出電壓：

V OUT = V OUT(NOM) – I OUT × R LL (1)

其中，V OUT(NOM)是無(wú)負(fù)載連接到電源時(shí)的最大 V OUT ，I OUT是負(fù)載電流，R LL是等效負(fù)載線阻抗(Ω)。

固定所有負(fù)載的 VOUT的傳統(tǒng)方法(用綠色表示線)。請(qǐng)注意，負(fù)載線產(chǎn)生的電壓斜率仍必須設(shè)計(jì)為滿足為微處理器供電的 V OUT要求。這意味著對(duì)于整個(gè)輸出電流范圍，V OUT必須落在指定的電壓限制(V MAX和 V MIN )內(nèi)。

使用直流負(fù)載線降低輸出電容

為了演示負(fù)載線控制的好處，我們創(chuàng)建了一個(gè)通用示例，其中包含電源軌的典型處理器規(guī)格。輸入電壓 (V IN ) 設(shè)置為 12 V，輸出電流 (I TDC ) 為 220 A，輸出電壓 (V OUT ) 為 1.8 V——所有這些都是服務(wù)器應(yīng)用中電壓軌的通用值。

雙回路、數(shù)字、多相控制器MP2965用于實(shí)現(xiàn)此示例，因?yàn)樗С重?fù)載線配置并且可以配置為最多 7 相操作。PMBus 可配置負(fù)載線需要在 VDIFF 和 VFB 引腳之間連接一個(gè)下垂電阻器 (R DROOP )，以及內(nèi)部寄存器配置。

MP2965 是一款雙路數(shù)字多相控制器，專為 Intel VR13.HC 平臺(tái)和 AVSBus 控制的 CPU 供電。MP2965 可與 MPS Intelli-Phase TM 產(chǎn)品配合使用，能采用最少的外部元件實(shí)現(xiàn)多相電壓調(diào)節(jié)器(VR)解決方案。MP2965 可為 Rail 1 配置多達(dá) 7 相工作，為 Rail 2 配置多達(dá) 3 相工作。

MP2965 內(nèi)部集成 EEPROM 來(lái)存儲(chǔ)設(shè)備的應(yīng)用配置?？赏ㄟ^(guò) PMBus/I2C 接口輕松編程和監(jiān)控設(shè)備配置和故障參數(shù)。MP2965 通過(guò) Intelli-PhaseTM 產(chǎn)品的 CS 信號(hào)監(jiān)控并報(bào)告實(shí)時(shí)輸出電流。

基于獨(dú)有的數(shù)字多相非線性控制，MP2965 能提供快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，最大限度地減少了輸出電容的使用。由于僅采用一個(gè)功率環(huán)路來(lái)控制穩(wěn)態(tài)和負(fù)載瞬態(tài)，因此可以輕松配置功率環(huán)路補(bǔ)償。

產(chǎn)品特性和優(yōu)勢(shì)

· 多相雙路輸出數(shù)字控制器

· 兼容 Intel VR13.HC/IMVP9

· 兼容 PMBus/I2C 和 AVSBUS

· 開(kāi)關(guān)頻率高達(dá) 3MHz

· 引腳可編程 PMBus 地址或開(kāi)機(jī)啟動(dòng)電壓的功能

· 內(nèi)置 EEPROM 以存儲(chǔ)個(gè)性化配置

· 自動(dòng)環(huán)路補(bǔ)償功能

· 相比傳統(tǒng)模擬控制器，采用了更少的外部元器件

· 非線性控制降低了輸出電壓過(guò)沖

· 靈活的雙路相數(shù)分配

· 自動(dòng)增減相數(shù)功能提高了全負(fù)載范圍內(nèi)的效率

· 支持相間電流平衡功能，同時(shí)支持可編程相電流偏差以實(shí)現(xiàn)相間熱平衡的功能

· 數(shù)字可控 Load-Line 調(diào)節(jié)功能

· 支持檢測(cè) Intelli-Phase MOSFET 故障類型并自動(dòng)記錄至 EEPROM

· 支持 3 位 PVID 模式

· 支持超頻模式

· 線性輸出電壓連線浮空檢測(cè)

· 輸入輸出電壓/電流和/功率監(jiān)控

· 溫度監(jiān)測(cè)

· 支持無(wú)動(dòng)作、自動(dòng)關(guān)斷功能、多次重試或無(wú)限次數(shù)重啟等保護(hù)模式的輸入電壓欠壓鎖定保護(hù)(UVLO)、 輸入輸出過(guò)壓保護(hù)(OVP)、輸出欠壓保護(hù)(UVP)、輸出過(guò)流保護(hù)(OCP)和過(guò)溫保護(hù)(OTP)

· 使用密碼寄存器或引腳設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)PMBus讀寫保護(hù)功能

· 采用符合 RoHS 規(guī)范的 QFN-48 (6mmx6mm) 封裝