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小电容提高大功率CPU供电效率

来源:analog 发布时间:2023-12-12

摘要: 本文展示了如何在降压控制器中添加电容器,为笔记本电脑和笔记本电脑中的CPU核心电源提供高效率和低占空比。讨论了通射电流问题。

本文展示了如何将电容添加到降压控制器MAX1718中,为笔记本电脑和笔记本电脑中的CPU核心电源提供高效率和低占空比。讨论了通射电流管理的重要性。原理图和性能数据显示。

这篇文章的类似版本出现在2002年4月4日的经济日报杂志。

对于笔记本电脑中提供大电流的高v (IN) DC/DC降压转换器来说,为了延长电池寿命和减小温升,高效率非常重要。带有外部MOSFET的低耗散同步整流器也支持这一目的。

然而,同步整流器需要特别注意。当高侧和低侧mosfet同时打开时,糟糕的设计允许穿透电流。一些工程师认为足够的死区时间(一个MOSFET关断和另一个MOSFET导通之间)可以消除这个问题,但在某些应用中,死区时间是不够的。

图1说明了一个降压电源,其中降压控制器(MAX1718)提供cpu核心电源。最近的CPU内核需要一个非常低的电源轨(1V到2V),电流大于20A。另一方面,输入电压范围高(7V至20V)。这些情况迫使高侧MOSFET (Q1)的占空比非常低。


图1所示。该IC (MAX1718)构成cpu核心电源。

以低占空比获得高效率需要不同类型的MOSFET用于高侧和低侧器件(Q1和Q2)。Q1即使它的导通电阻比较高,也需要非常高的开关速度,而Q2即使它的开关速度比较慢,也需要非常低的导通电阻。当Q2接通时,这种组合不允许有穿透电流的可能性,因为Q1的快速关断首先发生。但是,由于Q2关断很慢,因此必须在Q1开断之前留出足够的死区时间。MAX1718通过监控Q2的栅极电压解决了这个问题,从而确保Q1只有在Q2完全关闭后才打开。

我们现在注意第三个可能导致穿透电流的条件:当Q1导通时,由于LX处的高dV/dt, Q2栅极电压上升。即使有足够的死区时间,这种情况也会出现,因为它涉及通过C2的栅极漏极电容流入DL的大电流。MAX1718在DL的大电流吸收能力解决了这个问题。

然而,有时,如果Q2的栅极漏极电容很大,或者DL的走线很长,或者两者兼有,那么可以通过在Q2的栅极和源极之间增加一个几千皮馈的电容来消除穿透电流。图2一个). 结果是效率更高。图3). 注意,太大的栅源电容会增加驱动器损耗。


图2。无帽(a)和带帽(b)的DL和LX波形。


图3。如图1所示,添加一个电容器(见文本)可以提高效率。

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