探索 HIP6302EVAL1：AMD 處理器多相電源轉(zhuǎn)換解決方案

在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，微處理器性能持續(xù)提升，對(duì)電源的要求也日益嚴(yán)苛。本文將深入探討 Intersil 的 HIP6302EVAL1 評(píng)估板，它為 AMD Athlon 處理器提供了出色的多相電源轉(zhuǎn)換解決方案。

文件下載：HIP6302EVAL1.pdf

一、背景與需求

每一代計(jì)算機(jī)微處理器都帶來了計(jì)算能力的提升，這得益于制造技術(shù)的進(jìn)步，使得設(shè)備密度增大。然而，新型處理器工作在更低電壓和更高時(shí)鐘速度下，對(duì)微處理器核心電壓電源提出了更高要求，如更高的峰值電流和更高的電流轉(zhuǎn)換率。Intersil 的多相 DC - DC 轉(zhuǎn)換器解決方案應(yīng)運(yùn)而生，為當(dāng)前和未來高性能微處理器的核心電壓需求提供了理想方案。

二、核心芯片介紹

（一）HIP6302 控制器 IC

HIP6302 控制器 IC 與兩個(gè) HIP6601A 或 HIP6603A 單通道驅(qū)動(dòng) IC 或單個(gè) HIP6602A 雙通道驅(qū)動(dòng) IC 配合，形成適用于高電流、高轉(zhuǎn)換率應(yīng)用的高度集成解決方案。它具有以下關(guān)鍵功能：

1. 電壓調(diào)節(jié)：集成的高帶寬誤差放大器實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。
2. 負(fù)載電流平衡：電流檢測(cè)電路維持兩個(gè)功率通道之間的相電流平衡，并為下垂補(bǔ)償和過流保護(hù)提供反饋。
3. 保護(hù)功能：五位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）提供數(shù)字接口以編程 1% 精度的參考電壓；窗口比較器在輸出電壓超出范圍時(shí)切換 PGOOD 信號(hào)，起到過壓保護(hù)作用。

（二）HIP6601A 驅(qū)動(dòng) IC

HIP6601A 是一款驅(qū)動(dòng) IC，能夠?yàn)?a target="_blank">同步整流橋中的兩個(gè) MOSFET 快速開關(guān)提供高達(dá) 2A 的柵極充電電流。它接受單個(gè)邏輯輸入來控制上下 MOSFET，具有自適應(yīng)直通保護(hù)功能，可提供最佳死區(qū)時(shí)間，并且自舉電路有助于增強(qiáng)上 MOSFET 的性能。

三、HIP6302EVAL1 評(píng)估板

（一）基本參數(shù)與設(shè)計(jì)目標(biāo)

評(píng)估板的參考設(shè)計(jì)旨在滿足高達(dá) 35A 的 AMD Athlon 微處理器的核心電壓要求，還配備了輸入和輸出電源連接器、VID 跳線、眾多測(cè)試點(diǎn)、LED 電源良好指示器和負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器等，方便進(jìn)行電路評(píng)估。

（二）供電方式

評(píng)估板提供兩種輸入電源連接方法：

1. 20 針接頭 J1：與標(biāo)準(zhǔn) ATX 電源接口連接，是為評(píng)估板供電的便捷方式。
2. 香蕉插孔連接器 J2、J3 和 J4：可使用臺(tái)式電源供電，允許獨(dú)立調(diào)節(jié) 12V 和 5V 電源輸入電壓水平，便于測(cè)試和設(shè)計(jì)驗(yàn)證，能輕松檢查上電水平和電源排序問題。

（三）使用注意事項(xiàng)

1. 電源順序：使用臺(tái)式電源時(shí)，若先施加 5V 電源再施加 12V 電源，HIP6302 會(huì)在 HIP6601A 之前開始工作，可能導(dǎo)致過流保護(hù)循環(huán)和異常啟動(dòng)波形?？赏ㄟ^在施加 12V 電源之后或同時(shí)施加 5V 電源，或使用 ATX 電源來避免此問題。
2. 瞬態(tài)負(fù)載發(fā)生器：并非所有臺(tái)式和 ATX 電源都能響應(yīng)負(fù)載瞬變，可能導(dǎo)致 VCC5 出現(xiàn)瞬間電壓下降，觸發(fā) HIP6302 中的上電復(fù)位功能，使輸出電源循環(huán)。可通過在 VCC5 和地之間連接一個(gè) 5600μF 或更大的電容器來解決此問題。

四、性能表現(xiàn)

（一）啟動(dòng)過程

當(dāng) HIP6302EVAL1 連接到 55mΩ 負(fù)載時(shí)，正常啟動(dòng)序列如下：釋放 FS/EN 后，VCORE 呈現(xiàn)線性斜坡上升，直至達(dá)到 1.7V 設(shè)定點(diǎn)。在約 5ms 內(nèi) VCORE 逐漸增加，可將輸入電源所需電流 ICC5 限制在不會(huì)給電源造成負(fù)擔(dān)的水平。一旦 VCORE 處于調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，HIP6302 會(huì)斷言 PGOOD 信號(hào)。

（二）瞬態(tài)響應(yīng)

評(píng)估板配備負(fù)載瞬態(tài)發(fā)生器，可施加 0 - 36A 的瞬態(tài)負(fù)載電流，上升和下降速率約為 35A/μs，瞬態(tài)持續(xù)時(shí)間在 100μs 到 200μs 之間，重復(fù)率較低以限制負(fù)載 MOSFET 和電阻的功耗。移除 HI/LO 跳線（JP2）會(huì)使電流從約 36A 降至約 31A。

在瞬態(tài)負(fù)載電流作用下，核心電壓、電感電流和 PWM 信號(hào)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。例如，施加電流時(shí)，核心電壓從空載設(shè)置的 1.72V 降至約 1.62V 的最小值，然后穩(wěn)定在 1.67V 的滿載設(shè)置；去除負(fù)載時(shí)，核心電壓峰值達(dá)到 1.78V，然后再次穩(wěn)定在 1.72V 的空載設(shè)置。評(píng)估板能夠在保持低成本、高效率和小外形的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)指定的瞬態(tài)性能。

（三）過流保護(hù)

當(dāng)任一 ISEN 引腳的電流超過 82μA 時(shí)，HIP6302 檢測(cè)到過流情況，將 PWM 輸出置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，信號(hào)會(huì)使 HIP6601 關(guān)閉上下 MOSFET 以糾正過流情況。初始過流跳閘后，HIP6302 會(huì)等待 2048/fSW（fSW 為開關(guān)頻率）的時(shí)間，然后啟動(dòng)軟啟動(dòng)循環(huán)。若過載情況仍然存在，在軟啟動(dòng)序列結(jié)束前會(huì)再次發(fā)生過流跳閘。由于有等待時(shí)間，過流循環(huán)期間的最壞情況功率等于正常滿載運(yùn)行時(shí)功率的 45%，因此不會(huì)給電路帶來熱問題。

（四）效率

室溫下僅采用自然對(duì)流冷卻時(shí)，HIP6302EVAL1 在 5A 至 35A 電流范圍內(nèi)的效率表現(xiàn)如下：隨著電流的增加，效率呈現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)，具體可參考效率與電流關(guān)系圖。

五、總結(jié)

HIP6302EVAL1 評(píng)估板為評(píng)估 HIP6302 - HIP6601A 芯片組在特定應(yīng)用中的性能提供了便利平臺(tái)。該設(shè)計(jì)在低成本、高效率和小占地面積之間實(shí)現(xiàn)了良好的平衡。文檔還提供了原理圖、物料清單和布局圖等，便于工程師實(shí)施該解決方案。評(píng)估板操作簡(jiǎn)單方便，設(shè)有測(cè)試點(diǎn)以評(píng)估常用參數(shù)，并給出了示例波形供參考。HIP6302 和 HIP6601A 為 25A 至約 40A 的低壓應(yīng)用提供了通用的兩相電源解決方案，是目前非常有效的選擇。

你在實(shí)際項(xiàng)目中是否也遇到過類似電源轉(zhuǎn)換的挑戰(zhàn)呢？對(duì)于 HIP6302EVAL1 的應(yīng)用，你還有哪些疑問或獨(dú)特的見解？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。