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独家 Conroe + Intel DP965LT测试

  i975X芯片是能支持Core/Core 2 CPU的,然而不少早期的i975X主板并不能提供其支持,网上还出现了将i975X主板进行电气改动以支持Conroe CPU的文章,这些都说明支不支持Conroe CPU,还必须看供电的模块。
  新一代CPU要使用符合Intel VR11规范的供电线路,一些采用了老的Intel VR10规范供电线路的i975X主板就不能提供支持。
  在过去几年里,CPU主处理器电源(Vcore)的电流需求从原来的30A增长至如今的130A。在电流水平增长的同时,对转换速率的需求水平也有非常显著的增长。当前系统要求Vcore电源系统可以处理高达300V/μs和2A/ns的转换。同时满足这些要求是非常困难的,更困难的是还要达到CPU的电压精确度要求,最后还要考虑到成本。
  使用单相开关稳压电源的时代早已过去多年,近年来厂商采用增加DAC控制输出电压,以及后来转向多相控制器等的多种方法来满足对Vcore系统的需求。多相电源系统满足了今天CPU最高达130A电流的功率要求,在通常的四相供电设计中,将130A的电流分成四个相位,便可在每个相位得到更可控的32A电流水平。现有的控制器可以稳定地平衡台式电脑系统中三到四个相位以及服务器系统中六到八个相位的电流共享和瞬变响应(少数桌面主板也能提供八相供电),这些不同的相位根据需要各自导通,以提供输出电压。每相电流与其它相异步,以降低输入滤波要求。系统设计师所面对的问题是,每次只有一个相位能立即响应瞬变事件,并提供CPU所需的额外功率。这样就可以不需要电压控制器为一阶和二阶瞬变事件提供所需的额外功率。最初的响应由存储在输出电容中的能量提供,然后稳压器跟进满足功率需求。
  今天采用的PWM控制器架构通常不是后缘架构(Trailing Edge)就是前缘架构(Leading Edge),每种架构都有其优缺点。采用后缘控制架构的控制器在每个时钟周期开始时导通。控制器能够响应任何在其导通时发生的瞬变事件,但它必须等到下一个时钟周期才能响应在它关断时发生的瞬变事件。使用前缘架构的控制器在时钟周期结束时关断,这时它可以响应关断时发生的瞬变,但它必须等到下一个时钟周期才能响应导通时发生的瞬变事件。在两种架构中,通常在PWM比较器输出端放置一个锁存器,在响应瞬变事件时,锁存器产生一个单周期延迟。
  通常认为,Vcore电压电源控制的下一步就是数字控制系统了,数字电源控制器不受模拟控制器中相同电路的制约,并可以克服许多限制。实际上也有相应的产品出现,如Foxconn已经推出了数字PWM线路的主板产品。这些数字控制器的确能提供很高的性能,但它们的高成本以及实现该解决方案需要的大量变革,阻碍了其进一步的发展。这种方法要得到广泛应用,还需要比较长的一段时间。
  Onsemi安森美半导体推出了一种成本较低的中间解决方案,它们于05年底推出了一种采用新颖的双缘(Dual Edge)架构的PWM控制器产品,结合了前缘和后缘架构的优点,同时避免了两者的缺点,可以以较低的成本得到优秀的性能表现。Intel DP965LT上就采用了这种架构的控制器:Onsemi NCP5381G。

40Pin QFN无铅封装的ON Semiconductor NCP5381G双缘架构PWM控制器


  如下图所示,双缘架构不像单缘架构那样导通信号受时钟周期的限制,而是由误差信号确定。而且因为架构中不包含锁存器,因此消除了另一个响应延迟源。这种架构结合快速输出反馈,可以让所有的电源供应相位迅速地响应瞬变事件。所有相位都立即为CPU提供电源,可不需要系统去耦解决方案,因为电源控制器完成了以前的架构所不能实现的许多工作。

  通过中对单缘控制器和双缘控制器进行直接比较,结果显示在瞬变响应方面,双缘比单缘的性能好。比较单缘和双缘架构芯片工作时的导通特性差异,结果表明双缘结构芯片NCP5381使所有三相同时响应瞬变事件,而单缘架构不能使所有三相同时提供功率,在任何时候最多有两相重叠,而且它需要更长时间来稳定输出电压。双缘架构的性能比单缘更为优越。

单缘控制器和双缘控制器电流比较

  最后,在不牺牲系统性能的情况下,使用双缘控制器降低了去耦成本。比较每个控制器在正确输出电压前所需的欠压和过冲数量,双缘控制器的欠压/过冲数量要少很多,而且也表明它可以更快地转变到正确的输出电压。将双缘控制器更优的瞬变响应与此单缘控制器设计中采用的输出电容解决方案相结合,可获得优异性能。
  综上所述,采用NCP5381G双缘控制器,实在是P965支持VR11规范,支持Core架构的幕后功臣。

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