设计说明279:微处理器核心供电电压由I(2)C总线设置,不带VID线

元器件信息   2023-07-12 14:39   329   0  

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介绍


许多现代cpu以两种不同的时钟速度运行,每种速度都需要不同的核心工作电压来确保最佳性能。这些电压记录在CPU规格的制造商VID(电压识别)部分。一些新的DC/DC转换器(例如LTC 1909)具有内置的VID控制,支持双可编程输出电压,但许多现有的转换器没有。LTC1699是一款精密的双态电阻分压器,使用简单的SMBus接口,允许在非VID支持的DC/DC转换器上进行VID控制。不需要专用VID线。

它是如何工作的


DC/DC转换器通过精确的分压器将输出电压与内部基准进行比较,并调整输出以补偿差异,从而保持一致的输出电压。LTC1699是一个双态电阻分压器,取代了反馈电路中的固定分压器,从而允许电路支持两个不同的电压输出。它专门设计用于使用内部0.8V基准的DC/DC PWM转换器,如LTC1702A, LTC1628, LTC1735和LTC1778。

根据指令,LTC1699可以在两个可编程的精确输出电压之间进行选择。这两个电压是通过常用的SMBus(系统管理总线)串行接口发送的5位VID字来编程的,因此不需要专用VID控制线。然后,主机系统有两种方法在两个电压之间切换:通过SMBus接口或通过选择(SEL)引脚的逻辑信号进行数字切换。当CPU电压处于稳压状态时,LTC1699提供电源良好信号,可用于通知CPU和卫星系统电源达到规格。该IC的增强版本LTC1699EGN扩展了电源顺序控制和状态线,以协调多个DC/DC转换器,这些转换器管理其他CPU系统电压,例如用于I/O和时钟电源的电压(参见图2)。

由于准确的CPU电压对于可靠的CPU运行至关重要,因此LTC1699中的分压器精确到±0.35%以内。有三个版本
LTC1699支持不同的英特尔cpu和基于其5位VID码的独特电压表。LTC1699-80涵盖了英特尔移动规范,而桌面标准则由LTC1699-81 (VRM8.4规范)和LTC1699-82 (VRM9.0规范)涵盖(参见表1)。


图1所示。SMBus控制的高效率DC/DC变换器。

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图2。使用LTC1699EGN的16引脚SSOP封装的SMBus功率排序和多个DC/DC转换器控制。

零件号V(出)范围内VRM的兼容性
ltc1699 - 800.9V至2.0V移动处理器
ltc1699 - 811.3V ~ 3.5VVRM8.4
ltc1699 - 821.075V至1.85VVRM9.0

为什么要使用SMBus?

SMBus易于实现,正逐渐成为系统控制标准。SMBus是一种低功耗2线串行接口,用于标准化控制和监控系统支持功能,而不是CPU,最初是为带有智能充电电池的便携式计算机定义的。如今,大多数便携式电脑使用SMBus不仅仅是为了控制电池。它已发展成为潮流控制、系统温度监测和冷却控制的标准方法。它现在被流行的操作系统所支持,并且是当前PC设计标准不可或缺的一部分。通过SMBus控制CPU电压是下一个合乎逻辑的步骤,消除了对专有控制接口的需求。

SMBus确实有一些限制。SMBus 1.0版本标准没有错误检查协议,这对于提供错误电压时性能不佳的现代cpu来说是一个潜在的重大问题。虽然较新的SMBus v1.1标准包括一个可选的错误检查协议,但它并没有得到广泛使用。由于传统上使用SMBus的大多数系统都具有容错性,因此将当前设计升级到SMBus v1.1协议意味着通信软件和硬件复杂性的显著增加。为了解决这些问题并利用SMBus的优势,Linear Technology开发了几个特殊的协议过程和建议,提供了在不使用v1.1错误检查的情况下消除错误的方法。

首先是允许主机根据需要经常写入和读取预编程的电压值,以验证该值。第二个是,在主机发送两个SMBus“ON”或“OFF”命令之前,程序值不会被激活,一个接一个。如果“ON”或“OFF”值中有任何位不合适,则拒绝前面的电压编程命令。

LTC1699还具有两个特殊的锁定功能。第一种方法是忽略“ON”命令,直到电压寄存器设置好。此外,当接收到两个有效的“ON”命令序列时,在电源运行期间,VID寄存器被锁定以防止更改。最后,LTC1699实现了新的SMBus v1.1逻辑电平,以提高信令完整性。这些技术共同提供了使用流行的SMBus对CPU电压的稳健和安全控制。

桌面/便携式VID DC/DC转换器

图1显示了使用LTC1778控制器和LTC1699的核心电压调节器的典型实现。等效电路可在LTC1909中作为单片IC使用。


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