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CPU内核电压电路设计

发布时间:2020-06-30 20:42:14 阅读: 来源:聚合氯化铝厂家

前言 LTC1709是Linear公司推出适用于Intel Pentium4微处理器的电源转换器,有动态可调输出,超高速瞬态响应,高精度和高效率等特点。LTC1709符合Intel新型IMVPⅣ规格,支持Pentium4 CPU三种操作模式:高性能模式,省电模式和睡眠省电模式。LTC1709采用双相电源供应提供最大40A电流输出;电流模式控制,保证电流输出稳定, 4V到36V的宽电压输入范围,可将电源的高电压直接转换为CPU内核电压输出,并通过5位DAC信号进行动态调整,输出电压范围: 0.925V-2.0V 1%. LTC1709采用36脚SSOP扁平封装。

本文引用地址:有三种工作模式:Burst模式,Skip跳频模式,PWM模式。当CPU轻载时电源转换器进入Skip跳频模式,跳频模式电源转换器的工作效率很高,在负载电流小于1A时转换器效率可以达到75%,但当CPU重载,负载电流超过1A时电源转换器进入PWM模式为CPU提供强大的电流供应。LTC1709电源转换器的工作频率为150k-300kHz ,其外部选用电感和电阻,通过调节脉冲宽度控制每个转换周期的能量传递,以产生稳定的电压输出,其工作原理如下:

(1) 在PWM工作模式下,内部时钟在上升沿触发接通N沟道MOSFET Q1,电源VIN流过Q1经过L1,R1产生输出电压VOUT,由于电感L上电流不能突变,在Q1导通的瞬间负载电流Iload不会改变,但当电压稳定后,负载电流会渐渐增大,当负载电流Iload等于或超过电源转换器设定的门限电流Ith时,电源转换器将自动关闭顶端MOSFET,同时打开底端MOSFET,完成一个周期循环。

(2) 当CPU由轻载瞬间变为重载时,因电源转换器并未反应,CPU负载电流均由输出电容COUT提供,此时:VOUT(输出电压) = I(负载电流变化量) ESR(COUT等效串联电阻),之后CPU将改变电压VID值,输出至电源转换器。

(3) 当电源转换器接收到电压VID信号改变,调节MOSFET的开关时间,改变脉冲宽度开始将能量由电源输入端VIN送到输出端时,因为电感L1上的电流无法瞬间突变,此时,输出电压VOUT仍继续下降,电压下降程度与总输出电容量COUT有关,且Cout电容量越大,输出电压VOUT下降越小。

(4) 当电感L1上的电流IL可以提供负载电流Iload.,并有多余电流提供给输出电容时,输出电压VOUT开始上升,并回到稳压点。储存在电感L1内的能量传送到输出电容COUT,对电容充电,并为下一次循环作能量储备。

以上分析表明,保证电源转换器高效稳定的工作,对外围电路器件的选择是至关重要的。

应用电路设计

LTC1709典型电路正常情况下直流电源VIN为适配器或电池电压输入,电压输入范围4-36V,Q1-Q4为电压开关MOSFET,通过LTC1709与CPU间的电压反馈VID信号动态调整输出电压VOUT,下面介绍电路设计过程及外围器件的选择。

(1)选择POWER MOSFET

LTC1709每个转换控制器需要两个MOSFET,即顶端和底端各一个N沟道MOSFET。MOSFET的工作参数有以下几方面:MOSFET导通电阻RDS(ON),反向导通电容CRSS,最大输入电压,最大输出电流等。顶和底端MOSFET工作时消耗功率如下式:

(顶端MOSFET)(底端MOSFET)其中: =0.005/℃; K=1.7

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