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基于自适应技术的动态CPU供电单元

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:601

cpu核心电压vcore波动会影响cpu正常工作,vcore过高,将导致cpu发热量上升、寿命缩短甚至烧毁;反之,vcore过低则可能引起数据损坏、死机、蓝屏等故障。由于cpu集成度越来越高,制作工艺越来越精细,cpu功耗越来越大,因此对供电系统提出了更高的要求。

  一、自适应电压调节系统的结构

  早期主板普遍采用跳线或dip开关来设定cpu电压,在安装或更换cpu时,需要根据cpu核心电压对照主板说明书,在主板上插拔挑线或拨动dip开关进行设置,稍有不慎就可能烧毁cpu和主板,十分危险。为了解决这个问题,intel公司从pentium ⅱ开始采用vid(voltage identification,电压识别)技术,vid技术是一种自适应电压调节技术,采用这种技术后,主板供电电路可按cpu需要自动设置供电电压,不再需要进行人工干预了。

  自适应电压调节技术的核心是在cpu上增加了若干个vid引脚,这些引脚输出的编码信号控制vcore供电电路中的pwm(pulse width modulation,脉宽调制)控制器。开机后cpu将vid信号发送给pwm控制器,调整 pwm控制器输出脉冲信号的占空比,迫使dc/dc电路输出的直流电压与cpu的额定电压相一致(图1)。采用vid编码后,vid的可编程特性使得用户可以在bios中修改vcore,一些主板制造商还编制了专门的工具软件来显示和修改vcore值,给用户带来很大方便。

图1 自动设定原理

  自适应cpu供电电路的信号流程如图2,电脑的主电源工作后,vttvr调压器开始工作,它一方面为cpu中的vid控制器提供电源,一方面输出vid_pwrgd信号。vid_pwrgd信号同时送往cpu中的vid控制器和vcc调压器中的pwm控制芯片的对应引脚,分别作为vid控制器和pwm芯片的输出允许信号。vid控制器接收到vid_pwrgd信号这个信号后立即通过若干条信号线同时输出各位vid信号。在vcc调压器内,pwm控制器接收到vid信号后,向场效应管驱动器输出脉冲信号,启动dc/dc转换功能,输出vcc电压。待电压稳定后,pwm芯片向cpu提供vcc_pwrgd信号,让cpu开始工作,如图3。

图2 供电系统原理框图

图3 自适应电路时序图 二、vid与vcore的关系

  如前所述,cpu供给pwm控制器vid信号,由pwm控制器控制dc/dc降压电路,实现对输出电压的调整。实际上,pwm控制器输出的脉冲信号的频率(或周期t)通常维持不变,改变的只是脉冲的占空比t1/t的大小,如图4。由于t不变,t1增大则输出电压高,t1减小则输出电压降低,t1不变则输出电压不变。电压数值最终由mosfet导通的时间所决定,输出电压v的大小与mosfet

cpu核心电压vcore波动会影响cpu正常工作,vcore过高,将导致cpu发热量上升、寿命缩短甚至烧毁;反之,vcore过低则可能引起数据损坏、死机、蓝屏等故障。由于cpu集成度越来越高,制作工艺越来越精细,cpu功耗越来越大,因此对供电系统提出了更高的要求。

  一、自适应电压调节系统的结构

  早期主板普遍采用跳线或dip开关来设定cpu电压,在安装或更换cpu时,需要根据cpu核心电压对照主板说明书,在主板上插拔挑线或拨动dip开关进行设置,稍有不慎就可能烧毁cpu和主板,十分危险。为了解决这个问题,intel公司从pentium ⅱ开始采用vid(voltage identification,电压识别)技术,vid技术是一种自适应电压调节技术,采用这种技术后,主板供电电路可按cpu需要自动设置供电电压,不再需要进行人工干预了。

  自适应电压调节技术的核心是在cpu上增加了若干个vid引脚,这些引脚输出的编码信号控制vcore供电电路中的pwm(pulse width modulation,脉宽调制)控制器。开机后cpu将vid信号发送给pwm控制器,调整 pwm控制器输出脉冲信号的占空比,迫使dc/dc电路输出的直流电压与cpu的额定电压相一致(图1)。采用vid编码后,vid的可编程特性使得用户可以在bios中修改vcore,一些主板制造商还编制了专门的工具软件来显示和修改vcore值,给用户带来很大方便。

图1 自动设定原理

  自适应cpu供电电路的信号流程如图2,电脑的主电源工作后,vttvr调压器开始工作,它一方面为cpu中的vid控制器提供电源,一方面输出vid_pwrgd信号。vid_pwrgd信号同时送往cpu中的vid控制器和vcc调压器中的pwm控制芯片的对应引脚,分别作为vid控制器和pwm芯片的输出允许信号。vid控制器接收到vid_pwrgd信号这个信号后立即通过若干条信号线同时输出各位vid信号。在vcc调压器内,pwm控制器接收到vid信号后,向场效应管驱动器输出脉冲信号,启动dc/dc转换功能,输出vcc电压。待电压稳定后,pwm芯片向cpu提供vcc_pwrgd信号,让cpu开始工作,如图3。

图2 供电系统原理框图

图3 自适应电路时序图 二、vid与vcore的关系

  如前所述,cpu供给pwm控制器vid信号,由pwm控制器控制dc/dc降压电路,实现对输出电压的调整。实际上,pwm控制器输出的脉冲信号的频率(或周期t)通常维持不变,改变的只是脉冲的占空比t1/t的大小,如图4。由于t不变,t1增大则输出电压高,t1减小则输出电压降低,t1不变则输出电压不变。电压数值最终由mosfet导通的时间所决定,输出电压v的大小与mosfet

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