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2021-11-26 09:13
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VCORE转换器(调节器)是在台式个人电脑、笔记本式个人电脑、服务器、工业计算机等计算类设备中为CPU(中央处理器)内核或GPU(图形处理器)内核供电的器件,与普通的POL(负载点)调节器相比,它们要满足完全不同的需要:CPU/GPU都表现为变化超快的负载,需要以极高的精度实现动态电压定位 (Dynamic Voltage Positioning) ,需要满足一定的负载线要求,需要在不同的节能状态之间转换,需要提供不同的参数测量和监控。在VCORE转换器与CPU之间通常以串行总线接口进行通讯,CPU会根据其负荷和运行模式提出不同的供电要求。 图1:VCORE转换器电路架构图 图1示范了最基本的与CPU连接在一起的VCORE转换器(常常简称为VCORE)的电路架构,它们通常由一个控制器和外置的功率级构成。CPU所消耗的电流实在太大,这样的搭配通常是最合理的。有的低功耗CPU只需使用单相的Buck转换器即可,但功耗大的就必须使用多相式Buck转换器了。在上图所示的电路中,功率级被分为3相,通常被用于台式个人电脑中,其正常运行温度下的负载电流大约为70A(Thermal Design Current,热设计电流,简称TDC,在此电流下运行时,所有部位、部件的运行温度都是可接受的——译注)。VCORE输出电压的检测位置是在CPU底座下,它也被用作转换器的反馈信号。 在CPU和VCORE转换器之间有几条通讯线,其中包含有时钟信号和数据信号构成的串行通讯总线,还有1或2条警告信号线,其作用是将调节器一侧所发生的一些特定状况通知CPU。CPU可以通过串行通讯总线向转换器发送特殊的命令,像电压的改变和设定特定的运行状态都要这样进行。CPU也可以要转换器报告一些信息,如电流消耗状况、功率级的运行温度等。不同的CPU平台有不同的通讯协议,对于Intel的CPU来说,VR12.1、VR12.5、IMVP8或IMVP9等是可选的;对AMD的 CPU来说则有SVI和SVI2可选,这样的信息在为自己的CPU选择相应的电压转换器时是必须要注意的。 VCORE转换器有很多用户可设置的参数,它们可以根据CPU的工作电压和性能需求进行选择,保护阈值以及转换器的响应特性也是可以进行精心调配的。由于要设置的参数很多,它们的值又都可根据需要进行设置,设计上就采用很多电阻分压器来完成对这些参数的设置。 对于VCORE转换器来说,精确测量每个相的电流是很重要的:向CPU报告电流消耗总量的时候需要它,使各相之间的电流维持平均分配需要它,为实现良好的回路特性控制、设定负载线 (Load Line) 和过流保护也需要它。 温度状态的监测是通过靠近功率级元件放置的NTC热敏电阻实现的,温度数据可让CPU随时读取,调节器本身也可在超过一定的温度阈值时发出报警信息。 有的计算平台会将CPU内核和GPU内核集成在单一的芯片中而形成所谓的加速处理单元 (Accelerated Processing Unit, APU),针对APU的VCORE转换器就会含有两组Buck转换器,其中一组为CPU内核供电,另一组为GPU内核供电,GPU内核的电流消耗通常小于CPU内核,因而其使用的相数通常也要少些,图2显示的就是一个为APU供电的电源解决方案的例子。APU与电压调节器之间的通讯也使用串行总线,这时候的命令中就会包含地址信息以区分CPU内核和GPU内核,除此以外的很多功能都与普通的CPU/GPU系统类似。 图2:APU供电系统架构图 摘取自:立锜科技《立锜VCORE解决方案简介》