PCI Express是图形外接卡互连标准的下一个革命。该规范通过将带宽均衡地分配给最需要带宽的应用程序，显著增加了中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)之间的带宽。PCI Express x16图形150W-ATX规格为现有PCI Express x16规格所支持的PCI Express图形提供了额外的电力。该规格支持的新最大功率等级为25W(低规格卡)、75W(标准尺寸卡)和150W。

PCI Express x16 Graphics 150W-ATX外接卡可以通过标准连接器绘制最大75W，如PCI Express CEM 1.1中规定的。通过6针线对板连接器提供高达75W的额外功率。因此，PCI Express x16 Graphics 150W- atx外接卡必须提供的最大总功率为150W。

PCI Express x16 Graphics 150W-ATX外接卡必须遵守严格的电源分配、上电和功耗要求。为确保安全运行和兼容不兼容的安装，电源管理必须满足以下要求:

• 标准x16连接器提供的+12V和专用6针电源连接器提供的额外+12V必须被视为来自两个独立的系统电源轨。

• 两个+12V输入电位在PCI Express x16 Graphics 150W-ATX外接卡上的任何点都不能电短路。

• 插槽和6针连接器之间没有特定的电源顺序可以假设。PCI Express x16 Graphics 150W-ATX外接卡必须处理所有可能的组合。

双芯片解决方案满足规格要求

设计一个满足分立组件所有这些要求的电源管理系统可能会给PCI Express显卡增加相当大的成本、复杂性和尺寸。幸运的是，MAX5943和MAX5944集成电路可以轻松满足所有指定的功能要求。此外，这些集成电路还提供了额外的保护功能，如软启动、有源限流、欠压锁定和电子断路器功能。所有这些功能都以最小的正向电压降和功率损耗实现。

图1是一个150W-ATX图形电源管理解决方案，使用MAX5943A和MAX5944集成电路。该解决方案可确保两个12V电源连接器的电源永远不会一起短路。它还允许从x16连接器的电源路由到负载，否则将从150W-ATX 6针电源连接器供电，以防150W-ATX连接未建立。但是，此解决方案可以防止图形卡在未完全插入PCI Express连接器或PC主板未通电时启动。

将MAX5944的ONA和ONB连接到x16连接器12V电源，确保图形附加卡不会上电，除非将其安装在有电源的PCI Express x16插槽中，即使6针150W-ATX连接器已连接并通电。这可以防止卡仅从150W-ATX连接器接受12V电源，从而保护图形卡和PC主板免受因安装不当而可能发生的损坏。

当x16接口有12V电源时，MAX5944将缓慢增强n通道晶体管Q2B，限制涌流电流。启动电流最初流过Q1B的主体二极管。当卡上的电流超过714mA时，7毫欧检测电阻上的压降超过V(OR) = 5mV, Q1B被增强以大幅降低压降和功率损耗。

如果来自x16连接器的电流超过7.14A的I(LIMIT)值(由7毫欧感测电阻值设置)，MAX5944将降低Q2B门端的电压以调节I(LIMIT)处的最大电流。如果电流过载持续超过2ms, MAX5944强力拉压Q2B的门，断开故障负载与系统电源。active-low输出FAULTB将被断言，以指示发生了负载故障。如果电流过载不超过2ms, MAX5944将Q2B返回到完全增强的操作状态。

当电源仅存在于x16连接器时，MUN2236T1偏置电阻晶体管不导电，并且MAX5943A的ON引脚允许与x16连接器的12V导轨一起上升。这导致MAX5943A将x16电源交叉连接到通常分配给150W-ATX连接器的负载。MAX5943A实现了与MAX5944相同的软启动和限流/断路器功能。增加与MAX5943A一起使用的电流检测电阻的值，可以在150W-ATX连接器未通电时调整I(LOAD2)的最大电流限制。因此，在降低功率的工作模式下，可以在I(LOAD1)和I(LOAD2)之间分配功率。

当x16连接器和150W-ATX 6针连接器都有12V电源时，MAX5944以与x16连接器相同的方式控制来自两个电源的电源。每个连接器的电流单独限制为7.14A，对应于12V时约85W (75W加上15%余量)。此外，MAX5943A将防止两个电源轨交叉连接，因为MUN2236T1偏置电阻晶体管将拉下MAX5943A的on引脚，使GATE1和GATE2保持低电平。此功能满足将两个连接器视为单独供电轨道的要求。

简单的单芯片解决方案，降低成本

如果需要更简单的实现，并且图形卡可以在低功耗模式下工作，而无需在I(LOAD2)处提供电流，则可以省略MAX5943A。图2显示了这个低成本的实现。

在这个电源管理解决方案中，MAX5944的功能与图1中所示的实现相同，但是不能从PCI Express连接器提供I(LOAD2)。通过消除一个IC及其外部组件，这降低了电源管理解决方案的成本和尺寸。但是，这种方法确实对图形系统施加了一些设计约束，以降低功耗操作，因为功耗不能总是传递给I(LOAD2)。

应该注意的是，在图1和2的电路中，可以在ON、ONA和ONB处应用额外的门控条件。这些条件可用于断言150W-ATX显卡功率的积极系统控制。

三芯片解决方案最大化电源管理选项

如果需要真正可定制的电源管理解决方案，则可以用两个MAX5943 ic替换图1和2中的MAX5944，一个用于控制I(LOAD1)，另一个用于控制I(LOAD2)。与双通道MAX5944不同，单通道MAX5943包括几个额外的配置输入:TIM、ILIM、LATCH和OR_ADJ。这些引脚允许调整功能参数，如限流/断路器超时，限流/断路器阈值电压，锁存或自动重试故障管理，以及ORing开关打开阈值电压。这是一个更复杂的解决方案，但在整个显卡电源管理方面具有更大的灵活性。表1显示了不同版本的MAX5943集成电路中可用的可调超时时间范围。

参考电路

1. MAX5943火线限流器和低降环开关控制器的数据表

2. MAX5944双火线限流器和低降环开关控制器的数据表

3. PCI- sig, PCI EXPRESS X16 GRAPHICS 150W-ATX规范，REV. 1.0, 2004年10月25日。