多相切换器减少了元件数量，实现了更小、更便宜的移动CPU电源

LTC1709-7 利用了多相的优势™开关技术可减少输入电容器的数量和电感器尺寸，并延长电池寿命。随着 CPU 时钟频率的增加，对内核电源电流的需求也随之增加。当今的 22A CPU 内核电流要求将单级开关稳压器推向了极致。LTC1709-7 中设计的多相开关允许使用成本更低、外形更紧凑的部件，并且还改善了瞬态响应。

LTC®1709-7 是一款双通道、电流模式、多相控制器，其驱动两个同步降压级 180° 异相。这款小型 SSOP-36 封装控制器集成了四个高电流 MOSFET 驱动器、一个用于真正输出远程检测的差分放大器、自动均流威廉希尔官方网站 、一个电源良好指示器和 5 位移动 VID 控制。LTC1709-7 还具有在轻负载条件下的突发模式操作和不连续导通模式操作。由此产生的电源解决方案在任何负载条件下都非常高效，并且占用最小的威廉希尔官方网站 板空间。

1 步、2 相 CPU 内核电源

图 1 示出了将 LTC1709-7 用于 CPU 内核电源的典型应用威廉希尔官方网站 。在 1 步配置中，CPU 内核电压直接从墙上适配器或电池降压。输入电压可在 7V 至 24V 之间。输出电压介于 0.925V 和 2V 之间，由 5 位 VID 输入设置。该电源将为 CPU 内核提供 22A 的最大电流。仅采用 8 个 IC、1 个 SO-8 MOSFET 和 83 个 20.1μH 扁平表面贴装电感器，8V 输入和 22.80V/4A 输出的效率高达 22%。在 200A 至 <>A 的负载范围内可保持超过 <>% 的效率。由于输入电压较高，底部MOSFET的体二极管中的反向恢复损耗可能很大。肖特基二极管需要与底部MOSFET并联，以缓解反向恢复问题。由于最大输入电压下的开关损耗相对较高，因此选择了<>kHz的开关频率。

图1.单输入、1 步或 2 步 LTC1709-7 CPU 内核电源。

图2显示了在20V输入和1.6V输出下测得的负载瞬态波形。负载电流在0.2A至22A之间变化，压摆率约为30A/μs。由于输出上只有六个低 ESR SP 电容 （180μF/4V），负载瞬变期间的最大输出电压变化小于 140mVP-P.请注意，由于稳态占空比较小，高到低负载阶跃响应比低到高负载阶跃响应慢。本设计采用有源电压定位以减少输出电容器的数量（有关有源电压定位的更多详细信息，请参阅凌力尔特设计解决方案 10）。R9和R6提供输出电压定位，不会降低效率。

图2.图1威廉希尔官方网站 的瞬态响应（1步版本）;V在= 20V， C外= 六个 SP 帽。

2 步、2 相 CPU 内核电源

在前面描述的1步解决方案中，CPU内核电源的输入电压可高达24V。由此产生的低占空比会减慢高到低负载瞬态响应（如图2所示），并增加同步FET中的电流应力。这增加了输出电容和MOSFET的尺寸和成本。高输入电压还会增加顶部 MOSFET 中的开关损耗和功耗。为了尽量减少内核电源中产生的热量，CPU内核电源最好从低输入电压源（如5V系统电源）获取电源。由于5V电源通常由电池或墙上适配器产生，因此这种方法总共需要两步电源转换。

5V输入、两步CPU内核电源设计与图2所示几乎相同。唯一的区别是图 1 表中所示的组件更改。如图1所示，与3步解决方案相比，2步设计将轻负载效率提高了20%，满载效率提高了2%。如图1所示，负载瞬态响应也得到了改善。由于输出端的SP电容少了两个，两步威廉希尔官方网站 实现了与4步相似的性能。

图3.1 步和 2 步设计的效率与负载电流的关系。

图4.图1威廉希尔官方网站 的瞬态响应（2步版本）;V在= 5V， C外= 四个 SP 上限。

因为 CPU 功率可以大于 40W，所以为 LT5-1709 供电的 7V 电源的输出电流额定值可能超过 15A。这将显著增加5V系统电源威廉希尔官方网站 的功率损耗、成本和尺寸。如果 3.3V 和 5V 系统电源由两相 LTC2 威廉希尔官方网站 产生，则 LTC1876 威廉希尔官方网站 中两个降压通道的功率不平衡会降低输入纹波电流消除的有效性。LTC1876 威廉希尔官方网站 的输入侧必须使用更多的高电压电容器 （>25V）。有关更多信息，请参见 LTC1876 的产品手册。

为了提高为 LT1876-1709 供电的 LTC7 威廉希尔官方网站 的效率并降低总体成本，可能需要从两个不同的电源 3.3V 和 5V 获取 CPU 内核电源，如图 5 所示。这样，就可以优化 3.3V 和 5V 电源的设计，以最大限度地减小 LTC1876 威廉希尔官方网站 的功率损耗。此外，由于2.3V输入通道上的开关损耗更低，3输入设计进一步提高了轻负载效率。然而，由于没有输入纹波电流消除，因此2输入设计需要在3.3V和5V电源轨上使用更大的滤波电容;如图5所示，从低到高的负载阶跃响应将比单6V输入设计慢，因为3.3V输入通道具有较少的电压来增加电感电流。有关 2 输入、2 相设计的更多信息，请参见凌力尔特设计说明 222。

图5.2 输入、2 步 LTC1709-7 CPU 内核电源。

图6.图5威廉希尔官方网站 的瞬态响应（1步版本）;V合1= 5V， V合2= 3.3V， C外= 四个 SP 上限。

表 1 比较了不同设计方法的性能。显然，在CPU电源的性能和尺寸方面，2步设计比1步设计更具优势。5V 输入、2 步设计在内核电源中具有最佳性能。

结论

基于 LTC1709-7 的低电压、高电流移动 CPU 电源同时实现了高效率和小尺寸。电容器、电感器和散热器的节省有助于最大限度地降低整体电源的成本。本文介绍的 LTC1709-7 威廉希尔官方网站 适合为需要大内核电源电流的高速移动 CPU 供电。与 1 步解决方案相比，2 步设计提供了更好的内核电源效率，并且需要更小的输出电感器和电容器。

审核编辑：郭婷