用多相位DC/DC為多核處理器供電

你知道現(xiàn)在的手機(jī)處理器已經(jīng)發(fā)展為8核和10核處理器了嗎?這些處理器需要多個(gè)內(nèi)核來同時(shí)運(yùn)行很多應(yīng)用程序，操作游戲和高質(zhì)量視頻流的圖形處理器。這些全新的處理器需要很高的電流(有時(shí)超過10A)，并且需要以盡可能快的速度傳送這個(gè)電流。

由于不斷增長的內(nèi)核數(shù)量，為這些處理器供電的器件的屬性也在發(fā)生著變化。在滿足小外形尺寸需要的同時(shí)，需要真正的業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的電源技術(shù)。TI有幾款為手機(jī)處理器供電的降壓轉(zhuǎn)換器，諸如TPS62180、LP8758和TPS62184。這些轉(zhuǎn)換器的一個(gè)共同點(diǎn)就是它們都執(zhí)行多相位拓?fù)?，這使你在實(shí)現(xiàn)高電源密度的同時(shí)，可以將多個(gè)輸出綁定在一起。TI的全新LP8758是市面上具有最高電流密度的多相位轉(zhuǎn)換器，它可被用來為多核手機(jī)處理器供電。

通過將輸出電流分流至多個(gè)輸出，多相位轉(zhuǎn)換器具有幾個(gè)優(yōu)于單輸出降壓轉(zhuǎn)換器的固有優(yōu)勢。更小的外部組件、快速負(fù)載瞬態(tài)和更低的紋波使得它們成為個(gè)人電子設(shè)備中為處理器供電的理想選擇。對相位的增加或遮蔽能力可在寬范圍的負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)高效率。LP8758就是業(yè)內(nèi)最先進(jìn)多相位轉(zhuǎn)換器的最好示例，它是手機(jī)處理器電源的理想選擇。它具有低IQ，小總體解決方案尺寸，16A峰值電流能力，低紋波和快速瞬態(tài)。

在多個(gè)電感器，而不是在一個(gè)電感器內(nèi)儲(chǔ)存電能，降低了電感器尺寸。這使得設(shè)計(jì)人員能夠使用具有小芯片電感器的LP8758，使得解決方案尺寸減小到 60mm2以下。如圖1所示，每個(gè)輸出稍微運(yùn)行在相位之外。由于紅色和藍(lán)色的相位電流在相位之外，它們能夠組合在一起，而又不會(huì)在輸出上導(dǎo)致較大的紋波。

圖1：單相位轉(zhuǎn)換器與多相位轉(zhuǎn)換器IOUT紋波比較

每相位受限的輸出紋波數(shù)量減少了輸出上的所需電容，從而實(shí)現(xiàn)更小尺寸的電容器，以及更快的瞬態(tài)性能。圖2顯示的是，LP8758在1µs時(shí)間內(nèi)，電流從1A變?yōu)?2A時(shí)的瞬態(tài)性能，可以看出，輸出電壓上只有大約40mV的紋波。

圖2：LP8758瞬態(tài)負(fù)載階躍響應(yīng)，F(xiàn)PWM模式

正如我之前提到的那樣，根據(jù)所需的輸出電流，LP8758使用四個(gè)輸出相位。為了盡可能地提高效率，諸如TPS62180和TPS62184等器件也能夠在1個(gè)或2個(gè)相位間進(jìn)行調(diào)節(jié)。在圖3中，你可以看到，為了調(diào)節(jié)負(fù)載電流和效率，相位是如何被添加或遮蔽的。例如，一個(gè)手機(jī)處理器也許以最大電流運(yùn)行，此時(shí)所有四個(gè)相位或輸出都將運(yùn)行，以保持高效率。如果處理器在全部4個(gè)相位都被激活時(shí)處于輕負(fù)載狀態(tài)，那么此器件會(huì)出現(xiàn)較高的柵極電荷損耗。因此，其中的 3個(gè)相位被遮蔽，在以單相位運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率。

圖3：多相位降壓轉(zhuǎn)換器效率與相位數(shù)量之間的關(guān)系

通過增加或遮蔽相位，不論處理器運(yùn)行在重負(fù)載，還是輕負(fù)載，多相位轉(zhuǎn)換器都能夠保持高效率，從而在移動(dòng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)較長的電池使用壽命。由于不同負(fù)載條件下的高效率，TI生產(chǎn)的多相位轉(zhuǎn)換器能夠?yàn)槭謾C(jī)設(shè)計(jì)人員提供一款具有良好熱性能的小巧、高效電源器件，來為他們的多核處理器供電。