選擇理想的核心電壓穩壓器控制器IC最大限度地提高CPU效率和瞬態響應能力

　　打開和關閉MOSFET涉及柵電容的充電和放電，可導致柵極驅動損耗。當使用并聯MOSFET時，流行的做法是在重負載條件下使低側有足夠的電流處理能力，增加的柵極驅動損耗可遠遠超過減少輕負載傳導的好處。在輕負載條件下關閉某些處在活躍階段的并聯的低側MOSFET是可取的，可以減少柵極驅動損耗。可以提供這種好處的IC是Intersil的ISL62882——符合2-phase IMVP-6.5規范的核心電壓控制器，可以為驅動1相低側MOSFET提供LGATE1a和LGATE1b引腳。圖2顯示了該功能的效率。

　　圖2.分離LGATE功能的效率效益。(圖字：效率(%)，實線，有分離LGATE功能，虛線：無分離LGATE功能)

　　CPU核心電壓通常有負載線(load line)的要求，它要求在穩態運行和負載瞬態響應過程中，當核心電流增加時核心電壓下降。負載線功能有助于減少重負載的CPU功耗，同時降低輸出電容器的要求。負載線斜率定義為核心電壓變化除以核心電流變化，它有一個電阻單位(resistive unit)，可以在CPU數據表中找到。

　　控制器需要檢測負載電流，以實現負載線。有兩種流行的電流檢測方法：使用分立式電流檢測電阻器，或使用電感固有(intrinsic)DC電阻(DCR)。分立電阻檢測非常準確，但成本較高，有額外的功率損耗。大多數設計人員選用電感DCR作為敏感元件，額定精度通常為7%或5%。一個R-C網絡可用于檢測單個電感DCR壓降，并把它們加在一起。利用適當選擇的參數，電感總電流可以由電容電壓實時表示，并用于負載線的實現。然而，當溫度升高時，電感DCR增加，使檢測的電流“看來”較高。因此，適當的熱補償是必要的。負溫度系數(NTC)熱敏電阻廣泛用于溫度補償。隨著其溫度上升，NTC熱敏電阻的電阻減小。它可用來減少較高溫度下電阻網絡的增益，消除增加的電感DCR的影響。NTC熱敏電阻可用于每個單獨相，在信息加在一起之前，熱補償單個電感電流的信息。但這種方法需要多個NTC熱敏電阻，而且成本要比同類方案昂貴，這種方法是用一個NTC熱敏電阻來熱補償電感總電流信息。

　　當核心電流出現方形變化(square change)時，CPU核心電壓需要直角下降(droop squarely)。這個要求可以在頻域方面得到最好的解釋，這里的穩壓器相當于與電壓源串聯的輸出阻抗。如果輸出阻抗等于整個頻率范圍內的負載線斜率，即純電阻，當核心電流出現方形變化時，核心電壓就自然有一個方形響應(square response)。如果輸出阻抗比負載線斜率大，在核心電流增加時，核心電壓將過度下跌(sag)，從而違反了CPU電源規范，并可能導致“藍屏”。如果輸出阻抗比負載線斜率小，在核心電流增加時，核心電壓將下跌較少——不是最佳，但卻是CPU電源規范所允許的。穩壓器需要閉環補償器設計，以達到預期的輸出阻抗。有多種類型的補償器，如Type I、Type II和Type III。Type I補償器是一個單極點解決方案，Type II補償器是一個單零點(one zero)的雙極點解決方案，而Type III補償器是一個兩個零極點的三極點解決方案。每種類型在元件數量方面都比以前有所增加，但是有了更大的設計靈活性。為了實現純電阻輸出阻抗，所需的補償器都需要有兩個極點和四個零點，其中包括兩個右半平面零點，這是不切實際的實施方案。

　　該解決方案使用了Type III補償器，以接近所需的補償器。圖3顯示了由此產生的輸出阻抗測量結果。在中、低頻率范圍內曲線是平緩的，在高頻率范圍內比負載線斜率更低。但是，在控制器下降階段，功率級有效電感改變。該控制器需要有不同的補償參數，以優化不同的有效電感，以便在所有模式都有最佳的瞬態響應。Intersil的ISL62882包括一個FB2引腳，它可以改變FB和COMP引腳之間的電容，在下降2相時改變補償器時，從而保持在所有模式下的最佳瞬態。

　　圖3. CPU穩壓器輸出阻抗測量結果的實例。(圖字：Z(f)(歐姆)，頻率(Hz))