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基于自适应技术的CPU供电电路系统

作者:时间:2012-08-03来源:网络收藏

 核心电压Vcore波动会影响正常工作,Vcore过高,将导致发热量上升、寿命缩短甚至烧毁;反之,Vcore过低则可能引起数据损坏、死机、蓝屏等故障。由于CPU集成度越来越高,制作工艺越来越精细,CPU功耗越来越大,因此对提出了更高的要求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/176541.htm

  一、自电压调节的结构

  早期主板普遍采用跳线或DIP开关来设定CPU电压,在安装或更换CPU时,需要根据CPU核心电压对照主板说明书,在主板上插拔挑线或拨动DIP开关进行设置,稍有不慎就可能烧毁CPU和主板,十分危险。为了解决这个问题,Intel公司从Pentium Ⅱ开始采用VID(Voltage Identification,电压识别),VID是一种自电压调节,采用这种技术后,主板可按CPU需要自动设置电压,不再需要进行人工干预了。

  自电压调节技术的核心是在CPU上增加了若干个VID引脚,这些引脚输出的编码信号控制Vcore供电中的PWM(Pulse Width Modulation,脉宽调制)控制器。开机后CPU将VID信号发送给PWM控制器,调整PWM控制器输出脉冲信号的占空比,迫使DC/DC输出的直流电压与CPU的额定电压相一致(图1)。采用VID编码后,VID的可编程特性使得用户可以在BIOS中修改Vcore,一些主板制造商还编制了专门的工具软件来显示和修改Vcore值,给用户带来很大方便。

  

  图1 自动设定原理

  自适应CPU供电电路的信号流程如图2,电脑的主电源工作后,VttVR调压器开始工作,它一方面为CPU中的VID控制器提供电源,一方面输出VID_PWRGD信号。VID_PWRGD信号同时送往CPU中的VID控制器和Vcc调压器中的PWM控制芯片的对应引脚,分别作为VID控制器和PWM芯片的输出允许信号。VID控制器接收到VID_PWRGD信号这个信号后立即通过若干条信号线同时输出各位VID信号。在VCC调压器内,PWM控制器接收到VID信号后,向场效应管驱动器输出脉冲信号,启动DC/DC转换功能,输出Vcc电压。待电压稳定后,PWM芯片向CPU提供VCC_PWRGD信号,让CPU开始工作,如图3。

  

  图2 供电原理框图

  

  图3 自适应电路时序图

  二、VID与Vcore的关系

  如前所述,CPU供给PWM控制器VID信号,由PWM控制器控制DC/DC降压电路,实现对输出电压的调整。实际上,PWM控制器输出的脉冲信号的频率(或周期t)通常维持不变,改变的只是脉冲的占空比t1/t的大小,如图4。由于t不变,t1增大则输出电压高,t1减小则输出电压降低,t1不变则输出电压不变。电压数值最终由MOSFET导通的时间所决定,输出电压V的大小与MOSFET的导通时间t1成正比。

  

  图4 PWM原理

  在实际电路中,PWM采用移相式控制方式输出脉冲信号,控制MOSFET的导通和关断。DC/DC电路输出脉动直流电,其纹波分量很大,须经电容滤波后输出平滑的直流电。当滤波电容的容量足够大时,实际输出的波形近似为一条直线。

  在自适应供电系统中,t1是由CPU提供的VID编码控制的。CPU的每个VID引脚有高电平和低电平两种状态,分别代表“1”和“0”。“1”和“0”的不同组合构成了VID编码与输出电压之间的关系,见表1。由于VID编码是不连续的,因此DC/DC转换器实际上是一种阶梯式降压器(Step Down Regulator,简称SDR)。

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