基于RT8894A AMD AM4的Vcore power 解決方案

作者：時(shí)間：2023-04-10 來源：大大通

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1.簡介

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202304/445437.htm

VCORE穩(wěn)壓器用于為臺式機(jī)，筆記本PC，服務(wù)器，工業(yè)PC等計(jì)算應(yīng)用中的CPU內(nèi)核和圖形（GPU）內(nèi)核提供電源。這些電源的要求與標(biāo)準(zhǔn)POL穩(wěn)壓器有很大不同：CPU和GPU軌具有極快的負(fù)載變化，需要高精度的動態(tài)電壓定位，需要負(fù)載線，可以在幾種省電狀態(tài)之間切換，并提供各種參數(shù)感測和監(jiān)視。這些系統(tǒng)利用CPU和穩(wěn)壓器之間的串行總線接口，其中CPU將根據(jù)CPU負(fù)載和工作模式請求不同的電源工作條件。

由于CPU電源軌的電流水平很高，VCORE穩(wěn)壓器通常由控制器和外部功率級組成。低功耗CPU可以使用單相降壓轉(zhuǎn)換器，但功能更強(qiáng)大的CPU將需要多相降壓轉(zhuǎn)換器。

CPU和穩(wěn)壓器之間有幾條通信線：帶有時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線的串行總線以及一條或兩條警告線，用于在調(diào)節(jié)器側(cè)通知CPU特定事件。

CPU可以通過串行總線通信將特定的命令發(fā)送到穩(wěn)壓器，例如VCORE電壓更改或設(shè)置特定的電源狀態(tài)。CPU還可以向電壓調(diào)節(jié)器請求信息，例如實(shí)際電流消耗或功率級的熱運(yùn)行狀況。

VCORE調(diào)節(jié)器的選擇標(biāo)準(zhǔn)之一是串行通信協(xié)議：AMD平臺的串行通信稱為SVI或SVI2。

2. Vcor??e穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用

VCORE穩(wěn)壓器具有許多用戶可編程參數(shù)，可以根據(jù)CPU電壓和性能要求，保護(hù)級別以及微調(diào)穩(wěn)壓器響應(yīng)進(jìn)行設(shè)置。由于大量的參數(shù)和可編程值，因此使用多個(gè)電阻分壓器來設(shè)置這些參數(shù)。
每一相的準(zhǔn)確電流感測是VCORE穩(wěn)壓器的重要功能：需要向CPU報(bào)告總電流消耗，但也可用于維持各相之間的良好電流共享，用于閉環(huán)控制，設(shè)置負(fù)載線和過流保護(hù)。可以通過靠近功率級組件放置的NTC監(jiān)控?zé)釥顩r，CPU可以讀取熱狀況，或者當(dāng)超過某個(gè)溫度時(shí)，調(diào)節(jié)器可以發(fā)出警報(bào)。

3. Vcor??e穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)方面

VCORE穩(wěn)壓器的Buck控制器設(shè)計(jì)與常規(guī)Buck穩(wěn)壓器有很大不同：這是因?yàn)閂CORE電源必須滿足許多特殊要求：

運(yùn)行過程中的動態(tài)電壓變化：動態(tài)電壓識別（DVID）：

平均功耗和熱管理是VCORE設(shè)計(jì)的重要方面：為了在不消耗過多功率的情況下優(yōu)化系統(tǒng)性能，將根據(jù)操作條件動態(tài)更改CPU電源電壓：在空閑模式下（CPU速度較低），CPU電源電壓會降低以降低功耗，但是當(dāng)CPU活動突然需要增加時(shí)， CPU供應(yīng)迅速增加，以確保在計(jì)算密集型條件下穩(wěn)定的CPU性能。VID調(diào)整非常動態(tài)，轉(zhuǎn)換器必須能夠根據(jù)收到的VID命令以可調(diào)的擺率快速而精確地調(diào)整內(nèi)核電壓。

省電模式：

根據(jù)操作條件，CPU可以將VCORE調(diào)節(jié)器設(shè)置為各種省電模式。所有相位一起運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)全部功率功能。來自CPU的PSI命令將僅使一個(gè)相處于活動狀態(tài)，而禁用所有其他相以減少開關(guān)損耗。輕載時(shí)，剩馀的活動相位從強(qiáng)制PWM模式切換到二極管仿真模式（DEM），從而降低了開關(guān)頻率，從而進(jìn)一步降低了開關(guān)損耗。

4. 市場優(yōu)勢

4.1 具有嵌入式驅(qū)動程序和外部驅(qū)動程序的VCORE
許多Richtek VCORE降壓控制器都帶有內(nèi)置MOSFET驅(qū)動器的版本。嵌入式驅(qū)動程序當(dāng)然會減小應(yīng)用程序的大小，并減少組件總數(shù)。但是外部驅(qū)動器有時(shí)確實(shí)具有一些優(yōu)勢：當(dāng)布局如此，使得降壓控制器和功率級之間存在一定距離時(shí)，最好選擇外部驅(qū)動器。這樣可以避免必須在較長的走線上布置MOSFET柵極驅(qū)動信號，而這可能會使信號完整性惡化。

4.2 Richtek VCORE設(shè)計(jì)工具和評估套件

由于VCORE穩(wěn)壓器的復(fù)雜性，外圍組件的設(shè)計(jì)可能會非常耗時(shí)。為了幫助設(shè)計(jì)人員并減少設(shè)計(jì)時(shí)間，立Rich針對每個(gè)VCORE穩(wěn)壓器部件提供了基于Excel的設(shè)計(jì)工具。

設(shè)計(jì)工具將具有Parameter_Core輸入選項(xiàng)卡，可在其中輸入特定平臺和CPU導(dǎo)軌要求。然后，可以在Loop_Core選項(xiàng)卡中計(jì)算詳細(xì)的外部組件值，例如Ton設(shè)置，電流檢測網(wǎng)絡(luò)，負(fù)載線，EA補(bǔ)償，SETx引腳偏置，熱補(bǔ)償和保護(hù)。對于APU調(diào)節(jié)器，CORE和GFX部分將有單獨(dú)的選項(xiàng)卡。

提供評估板，其布局與實(shí)際CPU插槽相匹配。Richtek VCORE解決方案已經(jīng)過全面測試，可以滿足Intel或AMD測試計(jì)劃的要求。強(qiáng)烈建議選擇評估板中輸出電容器和電感器的關(guān)鍵組件選擇，因?yàn)樗鼈儗τ跐M足VCORE電源軌要求至關(guān)重要。

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