LTC1709-7 利用了多相的優(yōu)勢?開關(guān)技術(shù)可減少輸入電容器的數(shù)量和電感器尺寸，并延長電池壽命。隨著 CPU 時鐘頻率的增加，對內(nèi)核電源電流的需求也隨之增加。當(dāng)今的 22A CPU 內(nèi)核電流要求將單級開關(guān)穩(wěn)壓器推向了極致。LTC1709-7 中設(shè)計的多相開關(guān)允許使用成本更低、外形更緊湊的部件，并且還改善了瞬態(tài)響應(yīng)。

LTC?1709-7 是一款雙通道、電流模式、多相控制器，其驅(qū)動兩個同步降壓級 180° 異相。這款小型 SSOP-36 封裝控制器集成了四個高電流 MOSFET 驅(qū)動器、一個用于真正輸出遠程檢測的差分放大器、自動均流電路、一個電源良好指示器和 5 位移動 VID 控制。LTC1709-7 還具有在輕負載條件下的突發(fā)模式操作和不連續(xù)導(dǎo)通模式操作。由此產(chǎn)生的電源解決方案在任何負載條件下都非常高效，并且占用最小的電路板空間。

1 步、2 相 CPU 內(nèi)核電源

圖 1 示出了將 LTC1709-7 用于 CPU 內(nèi)核電源的典型應(yīng)用電路。在 1 步配置中，CPU 內(nèi)核電壓直接從墻上適配器或電池降壓。輸入電壓可在 7V 至 24V 之間。輸出電壓介于 0.925V 和 2V 之間，由 5 位 VID 輸入設(shè)置。該電源將為 CPU 內(nèi)核提供 22A 的最大電流。僅采用 8 個 IC、1 個 SO-8 MOSFET 和 83 個 20.1μH 扁平表面貼裝電感器，8V 輸入和 22.80V/4A 輸出的效率高達 22%。在 200A 至 <>A 的負載范圍內(nèi)可保持超過 <>% 的效率。由于輸入電壓較高，底部MOSFET的體二極管中的反向恢復(fù)損耗可能很大。肖特基二極管需要與底部MOSFET并聯(lián)，以緩解反向恢復(fù)問題。由于最大輸入電壓下的開關(guān)損耗相對較高，因此選擇了<>kHz的開關(guān)頻率。

圖1.單輸入、1 步或 2 步 LTC1709-7 CPU 內(nèi)核電源。

圖2顯示了在20V輸入和1.6V輸出下測得的負載瞬態(tài)波形。負載電流在0.2A至22A之間變化，壓擺率約為30A/μs。由于輸出上只有六個低 ESR SP 電容 （180μF/4V），負載瞬變期間的最大輸出電壓變化小于 140mVP-P.請注意，由于穩(wěn)態(tài)占空比較小，高到低負載階躍響應(yīng)比低到高負載階躍響應(yīng)慢。本設(shè)計采用有源電壓定位以減少輸出電容器的數(shù)量（有關(guān)有源電壓定位的更多詳細信息，請參閱凌力爾特設(shè)計解決方案 10）。R9和R6提供輸出電壓定位，不會降低效率。

圖2.圖1電路的瞬態(tài)響應(yīng)（1步版本）;V在= 20V， C外= 六個 SP 帽。

2 步、2 相 CPU 內(nèi)核電源

在前面描述的1步解決方案中，CPU內(nèi)核電源的輸入電壓可高達24V。由此產(chǎn)生的低占空比會減慢高到低負載瞬態(tài)響應(yīng)（如圖2所示），并增加同步FET中的電流應(yīng)力。這增加了輸出電容和MOSFET的尺寸和成本。高輸入電壓還會增加頂部 MOSFET 中的開關(guān)損耗和功耗。為了盡量減少內(nèi)核電源中產(chǎn)生的熱量，CPU內(nèi)核電源最好從低輸入電壓源（如5V系統(tǒng)電源）獲取電源。由于5V電源通常由電池或墻上適配器產(chǎn)生，因此這種方法總共需要兩步電源轉(zhuǎn)換。

5V輸入、兩步CPU內(nèi)核電源設(shè)計與圖2所示幾乎相同。唯一的區(qū)別是圖 1 表中所示的組件更改。如圖1所示，與3步解決方案相比，2步設(shè)計將輕負載效率提高了20%，滿載效率提高了2%。如圖1所示，負載瞬態(tài)響應(yīng)也得到了改善。由于輸出端的SP電容少了兩個，兩步電路實現(xiàn)了與4步相似的性能。

圖3.1 步和 2 步設(shè)計的效率與負載電流的關(guān)系。

圖4.圖1電路的瞬態(tài)響應(yīng)（2步版本）;V在= 5V， C外= 四個 SP 上限。

因為 CPU 功率可以大于 40W，所以為 LT5-1709 供電的 7V 電源的輸出電流額定值可能超過 15A。這將顯著增加5V系統(tǒng)電源電路的功率損耗、成本和尺寸。如果 3.3V 和 5V 系統(tǒng)電源由兩相 LTC2 電路產(chǎn)生，則 LTC1876 電路中兩個降壓通道的功率不平衡會降低輸入紋波電流消除的有效性。LTC1876 電路的輸入側(cè)必須使用更多的高電壓電容器 （>25V）。有關(guān)更多信息，請參見 LTC1876 的產(chǎn)品手冊。

為了提高為 LT1876-1709 供電的 LTC7 電路的效率并降低總體成本，可能需要從兩個不同的電源 3.3V 和 5V 獲取 CPU 內(nèi)核電源，如圖 5 所示。這樣，就可以優(yōu)化 3.3V 和 5V 電源的設(shè)計，以最大限度地減小 LTC1876 電路的功率損耗。此外，由于2.3V輸入通道上的開關(guān)損耗更低，3輸入設(shè)計進一步提高了輕負載效率。然而，由于沒有輸入紋波電流消除，因此2輸入設(shè)計需要在3.3V和5V電源軌上使用更大的濾波電容;如圖5所示，從低到高的負載階躍響應(yīng)將比單6V輸入設(shè)計慢，因為3.3V輸入通道具有較少的電壓來增加電感電流。有關(guān) 2 輸入、2 相設(shè)計的更多信息，請參見凌力爾特設(shè)計說明 222。

圖5.2 輸入、2 步 LTC1709-7 CPU 內(nèi)核電源。

圖6.圖5電路的瞬態(tài)響應(yīng)（1步版本）;V合1= 5V， V合2= 3.3V， C外= 四個 SP 上限。

表 1 比較了不同設(shè)計方法的性能。顯然，在CPU電源的性能和尺寸方面，2步設(shè)計比1步設(shè)計更具優(yōu)勢。5V 輸入、2 步設(shè)計在內(nèi)核電源中具有最佳性能。

結(jié)論

基于 LTC1709-7 的低電壓、高電流移動 CPU 電源同時實現(xiàn)了高效率和小尺寸。電容器、電感器和散熱器的節(jié)省有助于最大限度地降低整體電源的成本。本文介紹的 LTC1709-7 電路適合為需要大內(nèi)核電源電流的高速移動 CPU 供電。與 1 步解決方案相比，2 步設(shè)計提供了更好的內(nèi)核電源效率，并且需要更小的輸出電感器和電容器。

審核編輯：郭婷