基于Richtek RT8894A AMD AM4 的多相位 Vcore power 解决方案

1.简介

VCORE稳压器用于为台式机，笔记本PC，服务器，工业PC等计算应用中的CPU内核和图形（GPU）内核提供电源。这些电源的要求与标准POL稳压器有很大不同：CPU和GPU轨具有极快的负载变化，需要高精度的动态电压定位，需要负载线，可以在几种省电状态之间切换，并提供各种参数感测和监视。这些系统利用CPU和稳压器之间的串行总线接口，其中CPU将根据CPU负载和工作模式请求不同的电源工作条件。

由于CPU电源轨的电流水平很高，VCORE稳压器通常由控制器和外部功率级组成。低功耗CPU可以使用单相降压转换器，但功能更强大的CPU将需要多相降压转换器。

CPU和稳压器之间有几条通信线：带有时钟和数据线的串行总线以及一条或两条警告线，用于在调节器侧通知CPU特定事件。
CPU可以通过串行总线通信将特定的命令发送到稳压器，例如VCORE电压更改或设置特定的电源状态。CPU还可以向电压调节器请求信息，例如实际电流消耗或功率级的热运行状况。
VCORE调节器的选择标准之一是串行通信协议：AMD平台的串行通信称为SVI或SVI2。

2. Vcor??e稳压器的基本应用

VCORE稳压器具有许多用户可编程参数，可以根据CPU电压和性能要求，保护级别以及微调稳压器响应进行设置。由于大量的参数和可编程值，因此使用多个电阻分压器来设置这些参数。
每一相的准确电流感测是VCORE稳压器的重要功能：需要向CPU报告总电流消耗，但也可用于维持各相之间的良好电流共享，用于闭环控制，设置负载线和过流保护。可以通过靠近功率级组件放置的NTC监控热状况，CPU可以读取热状况，或者当超过某个温度时，调节器可以发出警报。

3. Vcor??e稳压器设计方面

VCORE稳压器的Buck控制器设计与常规Buck稳压器有很大不同：这是因为VCORE电源必须满足许多特殊要求：

运行过程中的动态电压变化：动态电压识别（DVID）：

平均功耗和热管理是VCORE设计的重要方面：为了在不消耗过多功率的情况下优化系统性能，将根据操作条件动态更改CPU电源电压：在空闲模式下（CPU速度较低），CPU电源电压会降低以降低功耗，但是当CPU活动突然需要增加时， CPU供应迅速增加，以确保在计算密集型条件下稳定的CPU性能。VID调整非常动态，转换器必须能够根据收到的VID命令以可调的摆率快速而精确地调整内核电压。

省电模式：

根据操作条件，CPU可以将VCORE调节器设置为各种省电模式。所有相位一起运行以实现全部功率功能。来自CPU的PSI命令将仅使一个相处于活动状态，而禁用所有其他相以减少开关损耗。轻载时，剩馀的活动相位从强制PWM模式切换到二极管仿真模式（DEM），从而降低了开关频率，从而进一步降低了开关损耗。

4. 市场优势

4.1 具有嵌入式驱动程序和外部驱动程序的VCORE
许多Richtek VCORE降压控制器都带有内置MOSFET驱动器的版本。嵌入式驱动程序当然会减小应用程序的大小，并减少组件总数。但是外部驱动器有时确实具有一些优势：当布局如此，使得降压控制器和功率级之间存在一定距离时，最好选择外部驱动器。这样可以避免必须在较长的走线上布置MOSFET栅极驱动信号，而这可能会使信号完整性恶化。

4.2 Richtek VCORE设计工具和评估套件
由于VCORE稳压器的复杂性，外围组件的设计可能会非常耗时。为了帮助设计人员并减少设计时间，立Rich针对每个VCORE稳压器部件提供了基于Excel的设计工具。

设计工具将具有Parameter_Core输入选项卡，可在其中输入特定平台和CPU导轨要求。然后，可以在Loop_Core选项卡中计算详细的外部组件值，例如Ton设置，电流检测网络，负载线，EA补偿，SETx引脚偏置，热补偿和保护。对于APU调节器，CORE和GFX部分将有单独的选项卡。

提供评估板，其布局与实际CPU插槽相匹配。Richtek VCORE解决方案已经过全面测试，可以满足Intel或AMD测试计划的要求。强烈建议选择评估板中输出电容器和电感器的关键组件选择，因为它们对于满足VCORE电源轨要求至关重要。