选择理想的核心电压稳压器控制器IC最大限度地提高CPU效率和瞬态响应能力

　　打开和关闭MOSFET涉及栅电容的充电和放电，可导致栅极驱动损耗。当使用并联MOSFET时，流行的做法是在重负载条件下使低侧有足够的电流处理能力，增加的栅极驱动损耗可远远超过减少轻负载传导的好处。在轻负载条件下关闭某些处在活跃阶段的并联的低侧MOSFET是可取的，可以减少栅极驱动损耗。可以提供这种好处的IC是Intersil的ISL62882——符合2-phase IMVP-6.5规范的核心电压控制器，可以为驱动1相低侧MOSFET提供LGATE1a和LGATE1b引脚。图2显示了该功能的效率。

　　图2.分离LGATE功能的效率效益。(图字：效率(%)，实线，有分离LGATE功能，虚线：无分离LGATE功能)

　　CPU核心电压通常有负载线(load line)的要求，它要求在稳态运行和负载瞬态响应过程中，当核心电流增加时核心电压下降。负载线功能有助于减少重负载的CPU功耗，同时降低输出电容器的要求。负载线斜率定义为核心电压变化除以核心电流变化，它有一个电阻单位(resistive unit)，可以在CPU数据表中找到。

　　控制器需要检测负载电流，以实现负载线。有两种流行的电流检测方法：使用分立式电流检测电阻器，或使用电感固有(intrinsic)DC电阻(DCR)。分立电阻检测非常准确，但成本较高，有额外的功率损耗。大多数设计人员选用电感DCR作为敏感元件，额定精度通常为7%或5%。一个R-C网络可用于检测单个电感DCR压降，并把它们加在一起。利用适当选择的参数，电感总电流可以由电容电压实时表示，并用于负载线的实现。然而，当温度升高时，电感DCR增加，使检测的电流“看来”较高。因此，适当的热补偿是必要的。负温度系数(NTC)热敏电阻广泛用于温度补偿。随着其温度上升，NTC热敏电阻的电阻减小。它可用来减少较高温度下电阻网络的增益，消除增加的电感DCR的影响。NTC热敏电阻可用于每个单独相，在信息加在一起之前，热补偿单个电感电流的信息。但这种方法需要多个NTC热敏电阻，而且成本要比同类方案昂贵，这种方法是用一个NTC热敏电阻来热补偿电感总电流信息。

　　当核心电流出现方形变化(square change)时，CPU核心电压需要直角下降(droop squarely)。这个要求可以在频域方面得到最好的解释，这里的稳压器相当于与电压源串联的输出阻抗。如果输出阻抗等于整个频率范围内的负载线斜率，即纯电阻，当核心电流出现方形变化时，核心电压就自然有一个方形响应(square response)。如果输出阻抗比负载线斜率大，在核心电流增加时，核心电压将过度下跌(sag)，从而违反了CPU电源规范，并可能导致“蓝屏”。如果输出阻抗比负载线斜率小，在核心电流增加时，核心电压将下跌较少——不是最佳，但却是CPU电源规范所允许的。稳压器需要闭环补偿器设计，以达到预期的输出阻抗。有多种类型的补偿器，如Type I、Type II和Type III。Type I补偿器是一个单极点解决方案，Type II补偿器是一个单零点(one zero)的双极点解决方案，而Type III补偿器是一个两个零极点的三极点解决方案。每种类型在元件数量方面都比以前有所增加，但是有了更大的设计灵活性。为了实现纯电阻输出阻抗，所需的补偿器都需要有两个极点和四个零点，其中包括两个右半平面零点，这是不切实际的实施方案。

　　该解决方案使用了Type III补偿器，以接近所需的补偿器。图3显示了由此产生的输出阻抗测量结果。在中、低频率范围内曲线是平缓的，在高频率范围内比负载线斜率更低。但是，在控制器下降阶段，功率级有效电感改变。该控制器需要有不同的补偿参数，以优化不同的有效电感，以便在所有模式都有最佳的瞬态响应。Intersil的ISL62882包括一个FB2引脚，它可以改变FB和COMP引脚之间的电容，在下降2相时改变补偿器时，从而保持在所有模式下的最佳瞬态。

　　图3. CPU稳压器输出阻抗测量结果的实例。(图字：Z(f)(欧姆)，频率(Hz))