基于RT3607HP的 Intel CPU IMVP 8/9 Vcore 電源方案

1. CPU Vcore 簡介:

VCORE轉換器（調節器）是在臺式個人電腦、筆記本式個人電腦、服務器、工業電腦等計算類設備中為CPU（中央處理器）內核或GPU（圖形處理器）內核供電的器件，與普通的POL（負載點）調節器相比，它們要滿足完全不同的需要：CPU/GPU都表現為變化超快的負載，需要以極高的精度實現動態電壓定位 (Dynamic Voltage Positioning) ，需要滿足一定的負載線要求，需要在不同的節能狀態之間轉換，需要提供不同的參數測量和監控。

在VCORE轉換器與CPU之間通常以串列匯流排界面進行通訊，CPU會根據其負荷和運行模式提出不同的供電要求。

最基本的與CPU連接在一起的VCORE轉換器（常常簡稱為VCORE）的電路架構，它們通常由一個控制器和外置的功率級構成。CPU所消耗的電流實在太大，這樣的搭配通常是最合理的。

有的低功耗CPU只需使用單相的Buck轉換器即可，但功耗大的就必須使用多相式Buck轉換器了。

電路中，功率級被分為多相，通常被用于臺式個人電腦中，其正常運行溫度下的負載電流為（Thermal Design Current，熱設計電流，簡稱TDC。

VCORE輸出電壓的檢測位置是在CPU底座下，它也被用作轉換器的回饋信號。

在CPU和VCORE轉換器之間有幾條通訊線，其中包含有時鐘信號和資料信號構成的串列通訊匯流排，還有1或2條警告信號線，其作用是將調節器一側所發生的一些特定狀況通知CPU。

CPU可以通過串列通訊匯流排向轉換器發送特殊的命令，像電壓的改變和設定特定的運行狀態都要這樣進行。

CPU也可以要轉換器報告一些資訊，如電流消耗狀況、功率級的運行溫度等。不同的CPU平臺有不同的通訊協定，對于Intel的CPU來說，VR12.1、VR12.5、IMVP8或IMVP9等是可選的；

對AMD的 CPU來說則有SVI和SVI2可選，這樣的資訊在為自己的CPU選擇相應的電壓轉換器時是必須要注意的。

2. 立锜VCORE轉換器解決方案的選擇方法

立锜針對Intel和AMD的平臺提供了大量的VCORE控制器產品

Intel CPU可以分為兩類：一種以ATOMTM為基礎，一種以iCORETM為基礎。以ATOMTM為基礎的CPU是針對可攜式、小尺寸、低功率應用的網路電腦、平板電腦和工業電腦的，其平臺名稱有Braswell、Apollo Lake 和 Gemini Lake等。以iCORETM為基礎的CPU是針對高性能應用如筆記型電腦、臺式電腦的，其平臺名稱有Sky Lake、Kaby Lake 和 Coffee Lake等。不同代際的Intel CPU使用了不同的串列通訊協定，較老的Braswell CPU使用VR12.1協定，較新的則使用IMVP8TM或IMVP9TM

?場景應用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?實際機板測量Intel CFL Vcore規格

?核心技術優勢

1. 立锜快速回應 (QR) 技術提升動態負載調整能力：

CPU和GPU的運行具有極大的動態范圍，它們的功耗也因此而表現出巨大的差異，其電流消耗在100ns內發生其最大電流消耗量的80%的變化是很平常的事，因而也給VCORE轉換器帶來巨大的負載電流變化率，其在設計上就必須能夠承擔這樣的動態變化范圍。因此，在VCORE轉換器的設計中，負載瞬變響應特性是眾多關鍵指標中的一個重要項目。

為了改進VCORE轉換器的負載瞬變承擔能力，立锜在這些器件的CM-COT控制回路中增加了特別的快速回應 (Quick Response, QR) 網路

2. 立锜CCRCOT架構帶來的高輸出電壓精度和高系統效率： 立锜的VCORE轉換器采用特殊的恒定電流紋波固定導通時間 (Constant Current Ripple Constant On Time, CCRCOT) 控制技術，它能在整個輸入電壓范圍和輸出電壓范圍內根據輸入電壓和輸出電壓的情況對TON進行調節以保持電感電流紋波（因而也就保持輸出電壓紋波）的恒定不變，因而能夠獲得很好的輸出電壓精度

CCRCOT系統所帶來的另外一個好處是開關切換工作頻率在較低的輸入、輸出電壓下會自動降低，這又相應提高了系統的轉換效率。

3. 節能模式：

根據不同的運行狀態，CPU可將VCORE轉換器設定在不同的節能運行模式下，這些模式分別被定義為PS0、PS1、PS2和PS3。在PS0模式下，轉換器的所有相都處于運行狀態，這樣就可以提供最大的輸出能力。

CPU給出的PS1命令則使轉換器進入只有1相在運行的狀態，以降低開關損耗。 PS2模式下，唯一在運行的相也從強制PWM模式切入二極體模擬 (Diode Emulation Mode, DEM) 模式以降低開關切換損耗，目的是在輕載模式下將功耗進一步降低。

當進入PS3模式的時候，轉換器進入低靜態電流模式，使得功率損耗最小化。

4. 立锜的VCORE轉換器設計工具和評估裝置 由于VCORE轉換器的設計非常復雜，其周邊元件的設計過程非?；ㄙM時間。為了幫助設計者縮短其時間耗用，立锜為每顆VCORE轉換器都提供了Excel格式的設計工具。

?方案規格

?Intel IMVP8兼容電源

?支持Intel Power Monitor功能（Psys）

?具有VR_Hot指示器的熱感應

?SVID地址設置

?Intel S-line CPU兼容

?差分遠程電壓檢測

?0.5 DAC 精準度

?支持Psys功能

?4 + 2相位控制器

快速動態反映

?4.5V至24V輸入范圍

?G-NAVP（立锜獨家專）

?恒定電流紋波恒定導通時間

（CCRCOT）控制

?準確的電流平衡

?保護線路 :OVP, OCP, NVP, UVLO