LTC1705：兩步電壓轉(zhuǎn)換減小了筆記本電腦電源的尺寸和熱量

凌力爾特的 LTC1705 是英特爾移動(dòng)式奔騰 III 微處理器中集成度最高的 CPU 內(nèi)核、I/O 和時(shí)鐘電源解決方案。該芯片是“兩步”轉(zhuǎn)換架構(gòu)的一部分。兩步轉(zhuǎn)換使用主穩(wěn)壓器將輸入電源（鋰離子電池）轉(zhuǎn)換為2V。該 2V 電源經(jīng)過下變頻，以通過 LTC5 提供一個(gè)較低的處理器內(nèi)核電壓、I/O 和時(shí)鐘電源。兩步制系統(tǒng)中的每個(gè)穩(wěn)壓器保持相對(duì)較低的降壓比（5：1705或更低），以高效率運(yùn)行，同時(shí)保持合理的占空比（V?O/V在).相比之下，從高輸入電壓到1.xV輸出的單步轉(zhuǎn)換必須在非常窄的占空比下工作，這需要在外部元件值之間進(jìn)行權(quán)衡，同時(shí)犧牲效率和瞬態(tài)響應(yīng)。

兩步調(diào)節(jié)還可以在熱管理方面獲得優(yōu)勢(shì)。在典型的微處理器內(nèi)核電源穩(wěn)壓器中，DC/DC 控制器位于 CPU 旁邊。在一步式設(shè)計(jì)中，內(nèi)核穩(wěn)壓器消耗的所有功率都位于已經(jīng)很熱的CPU旁邊，使熱管理成為一場(chǎng)噩夢(mèng)。在兩步 LTC2 設(shè)計(jì)中，內(nèi)核調(diào)節(jié)系統(tǒng)中很大一部分功率損耗發(fā)生在 1V 電源中，而 2V 電源通常位于遠(yuǎn)離 CPU 的位置。在系統(tǒng)的 LTC1705 部分，因熱量而損失的功率相對(duì)較低，從而最大限度地減少了 CPU 附近增加的熱量。采用 LTC5 的兩步解決方案通常可與單步解決方案的總系統(tǒng)效率相媲美或超過，并提供改進(jìn)瞬態(tài)響應(yīng)、減小 PCB 面積和簡(jiǎn)化電源走線布線等額外優(yōu)勢(shì)。

LTC1705 采用一個(gè)恒定的 550kHz 開關(guān)頻率，因而允許使用物理上較小的電感器。LTC1705 包括兩個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓控制器，一個(gè)用于 CPU 內(nèi)核，一個(gè)用于 I/O，每個(gè)控制器均設(shè)計(jì)用于在一種電壓模式反饋、同步降壓型配置中驅(qū)動(dòng)一對(duì) N 溝道 MOSFET。板載 5 位 DAC 根據(jù)英特爾移動(dòng) VID 規(guī)范設(shè)置內(nèi)核輸出電壓。該 IC 還包括一個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器 （LDO），可為 CLK 電源提供超過 150mA 的輸出電流。LTC1705 還具有一個(gè)漏極開路 PGOOD 引腳，該引腳指示所有三個(gè)輸出何時(shí)都在其穩(wěn)壓值的 ±10% 以內(nèi)。

圖 1 中的電路是典型的英特爾移動(dòng)式奔騰 III 應(yīng)用，用于內(nèi)核、I/O 和時(shí)鐘電源。內(nèi)核電壓由VID控制，在0A時(shí)可在9.2V至0.18V范圍內(nèi)變化。I/O 電壓設(shè)置為 1.5V/3A，由兩個(gè)電阻器設(shè)置。時(shí)鐘電壓在內(nèi)部設(shè)定為 2.5V/150mA。圖2顯示了各種輸出電壓下的典型內(nèi)核效率，圖3顯示了14A負(fù)載階躍下的內(nèi)核輸出瞬態(tài)響應(yīng)。

圖1.LTC1705 移動(dòng)式奔騰 III 處理器的典型應(yīng)用

圖2.LTC1705 針對(duì)各種輸出電壓的典型效率

圖3.圖1電路在0A至14A負(fù)載階躍下的瞬態(tài)響應(yīng)

具有有源電壓定位 （AVP） 的 LTC1705 電路

圖 4 和圖 5 示出了在 LTC1705 電路上實(shí)現(xiàn)有源電壓定位的兩種方法。在圖4中，通過在電源路徑中增加一個(gè)2.5mΩ電阻（R18）來設(shè)置電壓解除調(diào)節(jié)。滿載時(shí)，輸出電壓將小于標(biāo)稱值I滿載? 0.0025.為了在零負(fù)載時(shí)設(shè)置高于標(biāo)稱值的輸出電壓，在FB390和地之間增加了一個(gè)17k電阻（R1）。輸出電壓超過標(biāo)稱值的直流值可通過以下公式計(jì)算：

其中 0.8 是反饋電壓，10k 是 LT1705 內(nèi)部 DAC 的頂部反饋電阻器。

圖4.LTC1705 應(yīng)用，具有一個(gè)用于有源電壓定位的外部檢測(cè)電阻器

在圖5中，電壓解除調(diào)節(jié)由功率電感L1的直流電阻設(shè)定，該電阻約為2.5mΩ。LTC1705 的 SENSE 引腳連接在 R20 （150Ω） 和 C24 （1μF） 之間。R20和C24連接在電感L2上，用作時(shí)間常數(shù)為150μs的低通濾波器。同樣，在FB390引腳和地之間增加了一個(gè)1k電阻。圖 6 和圖 7 分別顯示了圖 1705 和圖 4 中 LTC5 電路在采用 0 個(gè) 14μF Sanyo POSCAP 電容器時(shí)采用 150A 至 <>A 瞬態(tài)負(fù)載階躍時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)。

圖5.LTC1705 應(yīng)用，利用功率電感器的電阻進(jìn)行有源電壓定位

圖6.圖4電路的瞬態(tài)響應(yīng)，負(fù)載階躍為0A至14A

圖7.圖5電路的瞬態(tài)響應(yīng)，負(fù)載階躍為0A至14A

結(jié)論

LTC1705 通過使用有源電壓定位 （AVP） 最大限度地減小了昂貴的大容量輸出電容器。它還利用兩步轉(zhuǎn)換，為英特爾的移動(dòng)式奔騰 III 微處理器提供目前最高效、高度集成的 CPU 內(nèi)核、I/O 和時(shí)鐘電源。

審核編輯：郭婷