新型大电流CPU供电的设计挑战
图5. RA2算法的实现
电压定位差模电感和瞬态响应
当处理器负载突变时，现代CPU具有较大的瞬态电流。在这些苛刻的动态指标下，电压误差必须保持在允许范围内，否则，CPU就可能闭锁。使电感器参数用足够大的电容可以吸收或供出CPU瞬变电流；然而，这增加了整体成本。
大多数大电流CPU核电源采用了电压定位技术，以减小对大容量电容的需求。输出电压可以依据定义好的斜率随负载电流增大而降低(跌落)。电压与电流之间的关系曲线称为“负载线”，斜率定义为阻抗(例如，1m)。该方案的优点是动态下可放宽电压裕量，从而减小了安全工作对电容容量的要求。
如果不考虑电压定位，从理论上讲电压模式在电压环路响应方面具有较大优势。环路的理论带宽是输出电压纹波频率的函数，或是每相开关频率与相数的乘积。在峰值共模电感电流模式下，由于“采样效应”，电压环路带宽仅仅是每相开关频率的函数。
然而，电压定位在具体应用中存在实质上的差别。注意：电压模式控制还需要第二个控制环路来实现电流均衡。该环路的带宽通常设置为电压环路带宽的1/5至1/10，以防止和电压环路相互干扰，由于电流均衡通常为低速调节，因此低带宽足以满足要求。然而，对于电压定位而言，负载瞬态响应是电流环路带宽的直接函数。对于电压模式，其带宽相当低(例如5kHz)。对于峰值电流模式，电流环路带宽与电压环路带宽相同(如50kHz至75kHz) ，因为仅在一个环路使用电压和电流反馈。图6和图7所示为示波器测试到的图形，从中可以看出瞬态性能的差异非常明显。两个图中显示的都是先加载95A阶跃负载，然后断开95A负载的情况。
图6. 电压模式瞬态响应(竞争产品)
图7. 峰值电流
模式瞬态响应(MAX8810A)
不同调节器实现电压定位的方式不尽相同。电压模式下的第二个电流环路通常可提供总平均电流。该电流按照一定比例，通过电阻建立一个偏移电压，该偏移电压作用在基准电压或反馈电压，需选取适当的阻值以提供适当的负载线电阻。
MAX8809A/MAX8810A采用另一种不同的方法，用一定的增益来动态设置输出负载线(图8)。
图8. 具有动态电压定位的峰值电流模式控制(MAX8810A)
误差电压计算公式如下所示：
VC = gMV x RCOMP x (VDAC - VOUT)
其中，gMV是误差放大器的增益，RCOMP是误差放大器输出端和地之间的电阻，VDAC是所期望的输出电压大功率电感贴片电感器，VOUT是实际的输出电压。
同样，PWM比较器反相输入端上的电压为：
VC = (IOUT / N) x RSENSE x GCA
其中，IOUT是输出(CPU)负载电流，N是相数，RSENSE是电流检测电阻，GCA是电流检测放大器的增益。
在稳压状态下，这两个电压必须相等，将变量代入并重新整理，可得：
(VDAC - VOUT) / IOUT = (RSENSE x GCA) / (N x gMV x RCOMP)
(VDAC - VOUT) / IOUT是前面定义的负载线阻抗。电流检测增益(GCA)和误差放大器跨导(gMV)为IC参数，是恒定常量；参数RSENSE和N则由具体应用决定。因此，通过选择恰当的RCOMP值可设置负载线路阻抗，它还用来设置误差电压放大器的增益。
环路补偿
上述MAX8809A/MAX8810A电压定位技术的优点在模压电感器于其简易性。用于电压定位的误差放大器输出电阻也可用于环路补偿。电流峰值模式仅需要单极点补偿，以便抵消大容量电容及其ESR所形成的零点。MAX8809A/MAX8810A则仅需要增加一个与电压定位电阻并联的小电容。电压定位和环路补偿的结合大大减少影响调节器输出精度的误差源。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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