大功率CPU核心电压供电电路的设计

　　0 引言

　　当今的高速中央处理器(CPU)在提供极高的性能的同时，对于其供电电源的各项指标的要求也达到了前所未有的高度。更高速的CPU需要更低的核心电压，却需要更大的功率，因此供电电路必须提供极大的电流。更好的解决核心电压的供电问题已经成为电压变换模块和PC主板设计者面临的极大挑战。

　　l Intel相关规范对CPU核心电压的要求

　　Intel早期的CPU，如Pentium 2、Pentium 3都遵循Intel的VRM(Voltage Regulation Module)8.1～8.4电源规范，其最大输出电流值为22．6A。Tualatin核心的Pcntium 3及Celeron CPU则开始引入VRM8．5标准，其最大输出电流值为28AIntel在推出Willamette、NorthWood核心的Pentium4时引入了VRM9．O标准，其规定的最大输出电流为70A。随着Prescott核心Pentium 4的推出，VRM规范也更新到了VRD(Voltage Regulator Down)10．O，电流最大值也达到了91A。为了配合更高频率更高性能的CPU，2005年4月Intel推出了VRDl0．1规范，对LGA775 Socket的CPU的供电电源的规格指标进行了细致的规定，这是对台式机CPU供电电源要求极高的电源规范，其要求列举如下：

　　(1)连续负载电流(ICCTDC)为115A；

　　(2)最大输出电流(ICCMAX)为125A；

　　(3)输出的电压值由VID[5：0]指定，范围为O．837 5～1．6V．以0．0125V为步进；

　　(4)负载线斜率(loadline slope)阻抗R0为1．00mΩ；

　　(5)最大电压纹波VRIPPLE为±5mV；

　　(6)最大电压上冲波峰VOS_MAX为50mv，其最长持续时间为25μs。

　　这里只是列举了最为重要的几个规定，VRDl0．1规范还有其他的许多内容，限于篇幅，这罩不再一一列举。由上述内容可见，高性能CPU对于供电电源电路的输出功耗需求越来越大，在VRDl0．1中要求输出功耗甚至高达170W以上。同时对于电压的精确性和稳定性的要求也达到了非常苛刻的地步，在大功率、大电流的情况下还要保持非常稳定和精准的负载线斜率。在VRDl0．O之前，CPU核心电压供电电路一般都是由三相或两相的PWM控制方式，这种方式已经无法满足100A以上的大电流需求。本文的设计使用了4相PWM控制，可以满足VRDl0．1的严格要求，以下详细叙述之。