處理器的高效率電源管理(08-100)

　　預(yù)測(cè)到2010年，處理器將工作在1V和100A電流，到2020年希望處理器的電源電壓將是0.7V和更高電流。處理器工作在1V，100A(或更高)和GHz頻率時(shí)的高效電源管理成為設(shè)計(jì)人員面對(duì)的困難任務(wù)。

　　設(shè)計(jì)人員可以提供低電壓、大電流微處理器電源。但增加高效率(90%或更高)的要求時(shí)，采用當(dāng)今的元件和技術(shù)可達(dá)到的效率為70%~80%。

　　VRD配置

　　VRD(Voltage regulator-down)配置把所有元件直接安裝在計(jì)算機(jī)母板上，為大部分處理器供電。大部分VRD有8位電壓識(shí)別(VID)碼，其8位輸入線直接連接到處理器的相應(yīng)8個(gè)VID引腳。在電壓穩(wěn)壓器根據(jù)感測(cè)器的微處理器VID碼，設(shè)置處理器所需的工作電壓。處理器也可以采用動(dòng)態(tài)電壓識(shí)別來(lái)改變時(shí)鐘頻率和工作電壓，以響應(yīng)處理器的工作負(fù)載和熱響應(yīng)。

　　Intel公司VRD11.0處理器電源供電設(shè)計(jì)指南中，為5個(gè)不同處理器給出所用電源設(shè)計(jì)指南為：

　　·最高電源電壓：1.4V~1.425V;

　　·最大電流：75A~125 A;

　　·在所有線路、負(fù)載和環(huán)境條件下，嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)整±5%;

　　·非常低的紋波，通常小于10mVrmsp-p;

　　·效率75%~80%;

　　·快速瞬態(tài)響應(yīng)，與微處理器時(shí)鐘頻率一致;

　　·過(guò)壓保護(hù);

　　·過(guò)流(短路)保護(hù);

　　·過(guò)溫保護(hù);

　　·功耗元件的熱管理;

　　·相當(dāng)小的封裝尺寸，使電源可以安置在靠近微處理器負(fù)載處。

　　多相變換器

　　可以滿足當(dāng)今處理器電源要求的唯一拓?fù)涫嵌嘞嚅_關(guān)模式變換器。這種變換器采用兩個(gè)或更多相同、組合單元，把這些單元輸出連接起來(lái)，其輸出是所有單元輸出的總和(圖1)。

　　圖1 四相電壓穩(wěn)壓器用分離的柵極驅(qū)動(dòng)器、分立的功率MOSFETs和1個(gè)分離的PWM控制器，與微處理器連接靠8位VID碼