基於Richtek RT8894A AMD AM4 的多相位 Vcore power 解決方案

1.簡介

VCORE穩壓器用於為台式機，筆記本PC，服務器，工業PC等計算應用中的CPU內核和圖形（GPU）內核提供電源。這些電源的要求與標準POL穩壓器有很大不同：CPU和GPU軌具有極快的負載變化，需要高精度的動態電壓定位，需要負載線，可以在幾種省電狀態之間切換，並提供各種參數感測和監視。這些系統利用CPU和穩壓器之間的串行總線接口，其中CPU將根據CPU負載和工作模式請求不同的電源工作條件。

由於CPU電源軌的電流水平很高，VCORE穩壓器通常由控制器和外部功率級組成。低功耗CPU可以使用單相降壓轉換器，但功能更強大的CPU將需要多相降壓轉換器。

CPU和穩壓器之間有幾條通信線：帶有時鐘和數據線的串行總線以及一條或兩條警告線，用於在調節器側通知CPU特定事件。
CPU可以通過串行總線通信將特定的命令發送到穩壓器，例如VCORE電壓更改或設置特定的電源狀態。CPU還可以向電壓調節器請求信息，例如實際電流消耗或功率級的熱運行狀況。
VCORE調節器的選擇標準之一是串行通信協議：AMD平台的串行通信稱為SVI或SVI2。

2. Vcor??e穩壓器的基本應用

VCORE穩壓器具有許多用戶可編程參數，可以根據CPU電壓和性能要求，保護級別以及微調穩壓器響應進行設置。由於大量的參數和可編程值，因此使用多個電阻分壓器來設置這些參數。
每一相的準確電流感測是VCORE穩壓器的重要功能：需要向CPU報告總電流消耗，但也可用於維持各相之間的良好電流共享，用於閉環控制，設置負載線和過流保護。可以通過靠近功率級組件放置的NTC監控熱狀況，CPU可以讀取熱狀況，或者當超過某個溫度時，調節器可以發出警報。

3. Vcor??e穩壓器設計方面

VCORE穩壓器的Buck控制器設計與常規Buck穩壓器有很大不同：這是因為VCORE電源必須滿足許多特殊要求：

運行過程中的動態電壓變化：動態電壓識別（DVID）：

平均功耗和熱管理是VCORE設計的重要方面：為了在不消耗過多功率的情況下優化系統性能，將根據操作條件動態更改CPU電源電壓：在空閒模式下（CPU速度較低），CPU電源電壓會降低以降低功耗，但是當CPU活動突然需要增加時， CPU供應迅速增加，以確保在計算密集型條件下穩定的CPU性能。VID調整非常動態，轉換器必須能夠根據收到的VID命令以可調的擺率快速而精確地調整內核電壓。

省電模式：

根據操作條件，CPU可以將VCORE調節器設置為各種省電模式。所有相位一起運行以實現全部功率功能。來自CPU的PSI命令將僅使一個相處於活動狀態，而禁用所有其他相以減少開關損耗。輕載時，剩餘的活動相位從強制PWM模式切換到二極管仿真模式（DEM），從而降低了開關頻率，從而進一步降低了開關損耗。

4. 市場優勢

4.1 具有嵌入式驅動程序和外部驅動程序的VCORE
許多Richtek VCORE降壓控制器都帶有內置MOSFET驅動器的版本。嵌入式驅動程序當然會減小應用程序的大小，並減少組件總數。但是外部驅動器有時確實具有一些優勢：當佈局如此，使得降壓控制器和功率級之間存在一定距離時，最好選擇外部驅動器。這樣可以避免必須在較長的走線上佈置MOSFET柵極驅動信號，而這可能會使信號完整性惡化。

4.2 Richtek VCORE設計工具和評估套件
由於VCORE穩壓器的複雜性，外圍組件的設計可能會非常耗時。為了幫助設計人員並減少設計時間，立Rich針對每個VCORE穩壓器部件提供了基於Excel的設計工具。

設計工具將具有Parameter_Core輸入選項卡，可在其中輸入特定平台和CPU導軌要求。然後，可以在Loop_Core選項卡中計算詳細的外部組件值，例如Ton設置，電流檢測網絡，負載線，EA補償，SETx引腳偏置，熱補償和保護。對於APU調節器，CORE和GFX部分將有單獨的選項卡。

提供評估板，其佈局與實際CPU插槽相匹配。Richtek VCORE解決方案已經過全面測試，可以滿足Intel或AMD測試計劃的要求。強烈建議選擇評估板中輸出電容器和電感器的關鍵組件選擇，因為它們對於滿足VCORE電源軌要求至關重要。