CPU內(nèi)核電壓電路設(shè)計(jì)

　　LTC1709是Linear公司推出適用于Intel Pentium4微處理器的電源轉(zhuǎn)換器，有動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出，超高速瞬態(tài)響應(yīng)，高精度和高效率等特點(diǎn)。LTC1709符合Intel新型IMVPⅣ規(guī)格，支持Pentium4 CPU三種操作模式：高性能模式，省電模式和睡眠省電模式。LTC1709采用雙相電源供應(yīng)提供最大40A電流輸出；電流模式控制，保證電流輸出穩(wěn)定, 4V到36V的寬電壓輸入范圍，可將電源的高電壓直接轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)核電壓輸出,并通過5位DAC信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，輸出電壓范圍： 0.925V-2.0V 1%. LTC1709采用36腳SSOP扁平封裝。

　　LTC1709有三種工作模式：Burst模式，Skip跳頻模式，PWM模式。當(dāng)CPU輕載時(shí)電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)入Skip跳頻模式，跳頻模式電源轉(zhuǎn)換器的工作效率很高，在負(fù)載電流小于1A時(shí)轉(zhuǎn)換器效率可以達(dá)到75%，但當(dāng)CPU重載，負(fù)載電流超過1A時(shí)電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)入PWM模式為CPU提供強(qiáng)大的電流供應(yīng)。LTC1709電源轉(zhuǎn)換器的工作頻率為150k-300kHz ,其外部選用電感和電阻，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度控制每個(gè)轉(zhuǎn)換周期的能量傳遞，以產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓輸出，其工作原理如下：

　　(1) 在PWM工作模式下，內(nèi)部時(shí)鐘在上升沿觸發(fā)接通N溝道MOSFET Q1，電源VIN流過Q1經(jīng)過L1，R1產(chǎn)生輸出電壓VOUT,由于電感L上電流不能突變，在Q1導(dǎo)通的瞬間負(fù)載電流Iload不會(huì)改變，但當(dāng)電壓穩(wěn)定后，負(fù)載電流會(huì)漸漸增大，當(dāng)負(fù)載電流Iload等于或超過電源轉(zhuǎn)換器設(shè)定的門限電流Ith時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)關(guān)閉頂端MOSFET，同時(shí)打開底端MOSFET,完成一個(gè)周期循環(huán)。

　　(2) 當(dāng)CPU由輕載瞬間變?yōu)橹剌d時(shí)，因電源轉(zhuǎn)換器并未反應(yīng)，CPU負(fù)載電流均由輸出電容COUT提供，此時(shí)：VOUT(輸出電壓) = I(負(fù)載電流變化量) ESR(COUT等效串聯(lián)電阻),之后CPU將改變電壓VID值，輸出至電源轉(zhuǎn)換器。

　　(3) 當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器接收到電壓VID信號(hào)改變，調(diào)節(jié)MOSFET的開關(guān)時(shí)間，改變脈沖寬度開始將能量由電源輸入端VIN送到輸出端時(shí)，因?yàn)殡姼蠰1上的電流無法瞬間突變，此時(shí)，輸出電壓VOUT仍繼續(xù)下降，電壓下降程度與總輸出電容量COUT有關(guān),且Cout電容量越大，輸出電壓VOUT下降越小。

　　(4) 當(dāng)電感L1上的電流IL可以提供負(fù)載電流Iload.，并有多余電流提供給輸出電容時(shí)，輸出電壓VOUT開始上升，并回到穩(wěn)壓點(diǎn)。儲(chǔ)存在電感L1內(nèi)的能量傳送到輸出電容COUT，對(duì)電容充電，并為下一次循環(huán)作能量?jī)?chǔ)備。

　　以上分析表明,保證電源轉(zhuǎn)換器高效穩(wěn)定的工作，對(duì)外圍電路器件的選擇是至關(guān)重要的。

　　應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

　　LTC1709典型電路正常情況下直流電源VIN為適配器或電池電壓輸入，電壓輸入范圍4-36V,Q1-Q4為電壓開關(guān)MOSFET,通過LTC1709與CPU間的電壓反饋VID信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓VOUT，下面介紹電路設(shè)計(jì)過程及外圍器件的選擇。

　　(1)選擇POWER MOSFET

　　LTC1709每個(gè)轉(zhuǎn)換控制器需要兩個(gè)MOSFET，即頂端和底端各一個(gè)N溝道MOSFET。MOSFET的工作參數(shù)有以下幾方面：MOSFET導(dǎo)通電阻RDS(ON)，反向?qū)娙軨RSS,最大輸入電壓，最大輸出電流等。頂和底端MOSFET工作時(shí)消耗功率如下式：

　?。敹薓OSFET）
　　（底端MOSFET）
　　其中： =0.005/℃; K=1.7