VRMs的频率响应
所有VRMs用于高速数字处理器的目的是提供电力在高速度,同时保持稳定的输出电压下垂和涟漪。还VRMs执行重要的管理任务通过电压/频率扩展,有效地调节输出电压提供电能节约和更高的效率。这些开关转换器提供高效能量转化从高输入电压和输入电压比例更高的数据中心环境中。
VRM的布局设计,涉及的核心电压较低需求适当的生产设计PCB,以及正确的反馈回路的设计电路。今天,我们不能总是假定组件用于VRMs总是能够提供稳定的电源,并有简单的布局实践一个设计师可以实现与VRM援助电压补偿电路。
VRMs高速处理器
VRMs是一种特殊的切换直流/直流转换器设计的工作直接与处理器的cpu和gpu,虽然他们也可以与其他大型处理器呢fpga。快速设备高速处理器,可以有多个银行的I / o操作同时快速边缘率。这些处理器通常需要多个供应电压提供不同的rails,和VRMs旨在提供这些能源大量的处理器。他们往往有以下特点:
- 高下台(原12 V逻辑水平,目前48 V逻辑水平)
- 高输出电流
- 快速反馈回路响应时间
- 多相拓扑
- 附加功能如时钟/频率同步,使温度跟踪等。
在这些规范中,可以说现代VRMs的两个最重要的是他们的反馈响应时间和拓扑。VRMs使用一个反馈回路,确保监管的权力交付给负载处理器,他们需要快速响应要求当前的处理器保持精确的调节。他们也可以实现一个多相拓扑提供非常安静从高电压降压核心电压水平低(低至0.8 V),并提供多个核心相互隔离的电压水平。
频率响应的VRMs
当I / O开关,电力供应铁路从I / O处理器,然后送到输出缓冲电路。生产的部分响应能力要求权力从一个处理器中可以看到生产阻抗频谱。通常,我们省略了VRM的阻抗谱,但VRM扮演一个角色在快速功率输出特别是在低频率。
一个典型的VRM的频率响应如下所示。
如果你看一个完整的生产阻抗谱(如在这篇文章中,看到的对动力稳定性的影响标题),它可以识别不同的组件快速响应频率地区由于他们的低阻抗。总之,我们会有以下的回答:
组件 |
响应范围 |
VRM |
~ 100 kHz |
散装电容 |
10 kHz-1兆赫 |
小的解耦/旁路电容 |
1 MHz - 100 MHz |
平面电容 |
10 MHz-1 GHz |
包电容 |
> 100 MHz |
为这些组件的响应范围有所重叠,说明在每组的电感和电容地区应该一致。
建模VRM
VRM模型,可用于预测他们的频率响应可以非常复杂,根据多相拓扑的阶段,这些电路中使用的组件。VRM模型可以简单的1阶LC模型与巴克/提高拓扑,或非常复杂的高阶模型与多个LC阶段。这些模型与香料简单解决模拟生成MHz范围。
一个例子VRM模型如下所示。这个设计的目的是实现一个平坦的阻抗谱,这将表明平VRM试图供电时瞬态响应。VRM的输出和控制回路包括被动的被动者,有传递函数的极点出现的可能性,这将展示一个欠阻尼的香料模拟瞬态响应。输出将会有所感应,但这可以通过电容输出阻尼(见下文)。
48 v VRM模型操作频率为1.8 MHz切换。(源]
有两个重点要注意在这种类型的模型:
- 切换阶段需要与瞬态仿真建模和FFT需要预测电路的频率响应
- 将会有一些输出电阻和电感,这通常是唯一的两个组件包括在大多数生产模拟
的模型是线性是允许一个香料模拟器预测频率响应(传递函数VRM电路)。从这里您可以识别波兰人将导致不稳定,这告诉你从哪里开始添加批量去耦电容并联在输出抑制瞬态响应。一个好的策略来试图达到一个平坦的阻抗是通过电容值与周期参数扫描,这将最终收敛于最优电容值产生一个平坦的响应。
当你设计的核心监管VRM电路,确保你得到最准确的评估系统功能全面的仿真工具PSpice软件从节奏。PSpice软件用户可以访问一个强大的香料模拟器等专业设计能力模型创建、绘图和分析工具,等等。