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快速调节器可调节高性能处理器的处置方案

来源:analog 发布时间:2024-01-18

摘要: LT1585线性调节器具有1%的初始精度,出色的温度漂移和负载调节,以及几乎完美的线路调节。除了出色的直流特性外,LT1585还具有极快的瞬态响应速度。

新型高性能微处理器需要对电源瞬态响应进行全新的研究。例如,奔腾处理器的电流需求从200mA的低空闲模式到20ns的4A的满载电流。当处理器重新进入其省电模式时,会发生相同幅度的转换。此外,对于5V电源和瞬态条件,总体电源公差已从传统的±5%显著缩小。当考虑到所有可能的直流误差项时,电源在受上述负载步长影响时的瞬态响应必须在±46mV内!

为了解决这个问题,线性技术公司开发了LT1585线性稳压器。它具有1%的初始精度,出色的温度漂移和负载调节,以及几乎完美的线路调节。除了出色的直流特性外,LT1585还具有极快的瞬态响应速度。该稳压器作为可调稳压器提供,需要两个电阻来设置工作点,以及固定版本,已修剪和优化3.3V, 3.38V, 3.45V和3.6V输出。固定版本完全指定了最坏情况下的DC错误界限;在可调设计中,必须考虑外部电压整定电阻的影响。

暂态响应不仅受调节器本身的影响。布局电容和旁路电容中的杂散电感以及电容ESR在瞬态前400ns的响应中占主导地位。图1显示了为满足英特尔P54C-VR微处理器的所有要求而开发的旁路方案。为了降低影响暂态响应的总ESR和ESL,需要使用多个电容。


图1所示 正确瞬态响应的推荐旁路方案。

输入电容C1和C2主要用于从5V逻辑电源解耦负载瞬态。此处使用的值针对典型的5V台式电脑“银盒”电源输入进行了优化。C5至C10在低ESR和ESL时提供体电容,C11至C20在高频率(>100kHz)时保持低ESR和ESL。C4是一种阻尼器,可以最大限度地减少沉降过程中的振铃。

放置表面贴装去耦元件的一个好地方是在电路板顶部的奔腾插座腔的中心。考虑在插座中心的电路板顶层使用电源和接地平面的同心圆,以便将电容器连接在一起。将主电源和地平面连接到这些腔面,每个电容器至少有两个过孔。这将最小化寄生电感。稳压器和阻尼电容器应靠近(<1”)微处理器插座,以尽量减少电路走线电感。

验证调节器和微处理器布局可以通过控制负载(如英特尔制造的电源验证器)来完成。该设备直接插入微处理器插座,模拟最坏情况下的负载瞬态条件。

图2显示了LT1585在最坏情况下200mA到4A负载阶跃时的示波器响应照片。迹线C是负载电流阶跃,在4A处基本持平,上升时间为20ns。走线A是每分路20mV时的输出稳定响应。光标轨迹B相对于初始输出电压标记为-46mV。在负载电流开始时,由于电路板和电容器的感应效应以及电容器的ESR,微处理器插座电压降至-38mV。诱导效应持续约400ns。在接下来的3μs,由于负载电流耗尽旁路电容,输出下降。当LT1585赶上负载需求时,趋势会逆转,输出在大约50μs后稳定下来。


图2 4A负载电流阶跃开始时的瞬态响应。

运行4A,电压降为1.7V,稳压器功耗为6.8W。如图1所示的散热器,100英尺/分钟的空气流量足以满足最坏的工作条件。

LT1585的可调版本使其相对容易适应多个微处理器电源电压规格(见图3)。为了保持LT1585内部参考的严格公差,建议使用0.5%调整电阻。R1的大小为承载约10mA的空转电流(≤124欧姆), R2的计算公式为:

地点:

I(ADJ) = 60μA, V(REF) = 1.250V

图3显示了R1和R2的连接。注意,图1中C5到C10的值减少了,但不影响瞬态响应。C3的添加使这成为可能,也消除了对C4的需求。


图3 推荐可调电路。

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