設(shè)計(jì)高性能、低成本的筆記本電腦處理器電源

控制器必須對(duì)最大的負(fù)載階躍和負(fù)載釋放進(jìn)行有效響應(yīng)。每相導(dǎo)通延遲過(guò)程非常長(zhǎng)的老式架構(gòu)的響應(yīng)速度還不夠快，控制器、驅(qū)動(dòng)器和MOSFET也必須有足夠快的響應(yīng)速度，以便滿足實(shí)時(shí)VVID變化的要求。

較早的單邊沿設(shè)計(jì)是等到下一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)才對(duì)控制器在非工作狀態(tài)下發(fā)生的負(fù)載瞬態(tài)做出響應(yīng)。它們一次只能對(duì)一相提供時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，從而迫使電源從大電容獲得電流。

更新的控制器則通過(guò)異步校正來(lái)減少負(fù)載階躍響應(yīng)時(shí)間，并同時(shí)減少電容器的數(shù)量。它們可以立刻導(dǎo)通所有的相來(lái)為CPU提供電流，而不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部時(shí)鐘的延遲。

同步降壓控制器(如ADI的ADP3207A)可以對(duì)突然的負(fù)載變化做出響應(yīng)。它們可以讓所有相都與負(fù)載的階躍同步導(dǎo)通，無(wú)需等待即可提供最大電流。它們對(duì)最壞情況下的階躍的全相響應(yīng)時(shí)間一般為1μs或更少。在最初的負(fù)載階躍需求得到滿足后，負(fù)載可以得到額外的電流供應(yīng)，隨后系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀況，因此紋波量并不會(huì)增加。

為了應(yīng)對(duì)大的負(fù)載階躍，有些控制器同時(shí)導(dǎo)通所有的相。它們當(dāng)中的大多數(shù)都使用線性傳遞函數(shù)特性來(lái)消除負(fù)載變化帶來(lái)的影響并控制輸出。

但ADP3207A卻使用非線性增益來(lái)響應(yīng)負(fù)載階躍。最大負(fù)載階躍的大信號(hào)使系統(tǒng)傳遞特性處于傳遞函數(shù)的高增益段，從而讓所有的輸出相都導(dǎo)通。較小的負(fù)載階躍對(duì)應(yīng)傳遞函數(shù)曲線的低增益部分，從而可用標(biāo)準(zhǔn)的PWM方式來(lái)獨(dú)立調(diào)節(jié)每一相輸出。這樣做的好處是抗噪聲性能更好、抖動(dòng)更低，因?yàn)榇蠖鄶?shù)噪聲將作用在傳遞函數(shù)的小 信號(hào)、低增益部分。具有恒定高增益的控制器更容易受噪聲影響。

大多數(shù)的移動(dòng)應(yīng)用需要使用兩相電源，但這些控制器可以輕松配置成支持三相電源工作，以保證更高效率。每相輸入電流會(huì)隨著相數(shù)的增加而下降，因此電池在給定時(shí)間內(nèi)的電流消耗也會(huì)相應(yīng)降低，當(dāng)然代價(jià)是需要額外的元器件，于是成本和空間占用相應(yīng)上升。

圖1(詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站)給出了當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)階躍，所有相都導(dǎo)通時(shí)的響應(yīng)情況，本例子使用了兩相電源。

移動(dòng)控制器需要在節(jié)約電池的低功耗模式下高效率地工作。ADP3207A在處理器選擇低功耗工作時(shí)，可以變換到單相工作模式。在這種模式下，開(kāi)關(guān)頻率與負(fù)載電流成正比，以保證最佳的功率效率。此外需要控制單相同步MOSFET，以免出現(xiàn)反向電感電流。圖2給出了ADP3207A的一個(gè)電路實(shí)例。

本文小結(jié)

移動(dòng)應(yīng)用所采用的控制器正在努力跟上新的移動(dòng)處理器的最新需求變化。通過(guò)引入新技術(shù)來(lái)改善控制器的響應(yīng)特性，電源的總尺寸和成本可以保持不變，同時(shí)縮短響應(yīng)時(shí)間，從而保證更新的高性能移動(dòng)設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，且不會(huì)影響移動(dòng)PC的總體尺寸和最終用戶所付出的費(fèi)用。