Turbo-boost 充電器可為 CPU 渦輪加速模式提供支持

Turbo-boost 電池充電器
當系統負載和電池充電器要求的總功率達到適配器功率極限時，動態電源管理便開始減少電池的充電電流。電池充電器停止充電，并在系統負載達到 AC 適配器功率極限時其充電電流降至零。CPU 內核加速模式下系統不斷增加其負載，電池充電器（通常為一種同步降壓轉換器）閑置，原因是沒有剩余功率可用于對電池充電。這種同步降壓轉換器實際為一個雙向 DC/DC 轉換器，它可以根據不同的工作狀態運行在降壓模式或者升壓模式下。如果電池電量足夠，電池充電器便工作在升壓模式下，同 AC 適配器一起為系統供電。圖 2 顯示了一個 turbo-boost 電池充電器的結構圖。

圖 2 CPU 內核加速模式下工作的 turbo-boost 電池充電器

那么，電池充電器何時以及怎樣從降壓模式轉到升壓放電模式呢？系統可在任何時候進入 CPU 內核加速模式，因此常常無法及時通過 SMBus 通知充電器開始實施這種模式轉換。充電器應能自動檢測到系統需要哪種工作模式。另外，系統設計應能實現升降壓模式之間的快速轉換，這一點非常重要。DC/DC 轉換器需要幾百微秒到幾毫秒的軟啟動時間來最小化浪涌電流。適配器應擁有較強的過負載能力，以在充電器轉入升壓放電模式以前支持總系統峰值功率需求。目前的大多數 AC 適配器都可以維持其輸出電壓數毫秒。

圖 3 顯示了一個支持 CPU 內核加速模式的 turbo-boost 電池充電器的應用電路。RAC 電流檢測電阻器用于檢測 AC 適配器電流，以便實現動態電源管理功能，并確定電池充電器是工作在降壓充電模式還是升壓放電模式下。電流檢測電阻器 R7 根據電池狀態通過 SMBus 檢測主機編程電池電池充電電流。如果需要，可以通過 IOUT 輸出監測充電器和系統提供的總功率，其為檢測電阻器 RAC壓降（實現 CPU 降頻工作）的 20 倍。通過 SMBus 控制寄存器，可根據電池充電狀態和溫度條件開啟或者關閉電池升壓放電模式。在升壓放電模式下，電路通過監測低側 MOSFET Q4 的壓降，提供額外逐周期限流保護。為了實現如英特爾超級本TM等超薄型筆記本電腦，可將開關頻率設定為 615、750 或者 885 kHz。這樣可以最小化電感尺寸和輸出電容器數量。充電器控制芯片完全集成充電電流環路補償器、充電電壓和輸入電流調節環路，可以進一步減少外部組件數目。電源選擇器MOSFET 控制器也集成在充電器中。另外，充電器系統使用所有 n 通道 MOSFET，而非傳統充電解決方案中使用的 p 通道功率 MOSFET，目的是降低成本。使用這種 turbo-boost 充電器系統的另一個好處是，它可以在不改變材料清單的情況下用于上述任何一種功能。系統設計人員可在不增加硬件設計工作量的情況下進行快速系統性能評估。

圖 3 turbo-boost 電池充電器應用電路