深入解析NCP81560：8 + 1相輸出控制器的卓越性能與應(yīng)用
深入解析NCP81560：8 + 1相輸出控制器的卓越性能與應(yīng)用
在計(jì)算機(jī)CPU應(yīng)用領(lǐng)域，電源管理至關(guān)重要。onsemi的NCP81560作為一款專為Intel的IMVP9.1 CPU優(yōu)化的8 + 1相輸出控制器，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款控制器。
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一、產(chǎn)品概述
NCP81560是一款雙軌、八加一相降壓解決方案，采用雙邊緣脈沖寬度調(diào)制（PWM）結(jié)合DCR電流感應(yīng)技術(shù)，能對(duì)動(dòng)態(tài)負(fù)載事件做出超快速初始響應(yīng)，同時(shí)降低系統(tǒng)成本。此外，它還具備超低失調(diào)電流監(jiān)測(cè)放大器，可通過可編程失調(diào)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)高精度電流監(jiān)測(cè)。
框圖
二、關(guān)鍵特性
2.1 寬輸入電壓范圍
Vin范圍為4.5 V至21 V，能適應(yīng)多種電源環(huán)境，為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了廣泛的選擇。
2.2 預(yù)充電負(fù)載啟動(dòng)
可在預(yù)充電負(fù)載下啟動(dòng)，避免誤觸發(fā)過壓保護(hù)（OVP），確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
2.3 數(shù)字軟啟動(dòng)和可調(diào)Vboot
支持?jǐn)?shù)字軟啟動(dòng)斜坡和可調(diào)Vboot，可根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整啟動(dòng)過程，減少啟動(dòng)沖擊。
2.4 高阻抗差分輸出電壓放大器
采用高阻抗差分輸出電壓放大器，能準(zhǔn)確測(cè)量輸出電壓，提高系統(tǒng)的控制精度。
2.5 雙VID表支持
支持雙VID表，與IMVP9.1兼容，可滿足不同CPU的供電需求。
2.6 大電流擴(kuò)展能力
支持大電流擴(kuò)展，能為高功率CPU提供穩(wěn)定的電源供應(yīng)。
2.7 動(dòng)態(tài)參考注入和可編程輸出電壓斜率
具備動(dòng)態(tài)參考注入和可編程輸出電壓斜率功能，可快速響應(yīng)負(fù)載變化，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。
2.8 各相差分電流感應(yīng)放大器
每相都配備差分電流感應(yīng)放大器，可精確監(jiān)測(cè)各相電流，實(shí)現(xiàn)電流平衡控制。
2.9 可編程自適應(yīng)電壓定位（AVP）
支持可編程自適應(yīng)電壓定位（AVP），可根據(jù)負(fù)載情況自動(dòng)調(diào)整輸出電壓，提高系統(tǒng)效率。
2.10 可調(diào)開關(guān)頻率范圍
開關(guān)頻率范圍可調(diào)，可在180 kHz至1.17 MHz之間進(jìn)行編程，滿足不同應(yīng)用的需求。
2.11 數(shù)字穩(wěn)定開關(guān)頻率和超聲波操作
采用數(shù)字穩(wěn)定開關(guān)頻率技術(shù)，支持超聲波操作，可有效降低聲學(xué)噪聲。
2.12 符合Intel的IMVP9.1規(guī)范
滿足Intel的IMVP9.1規(guī)范，確保與Intel CPU的兼容性。
2.13 電流模式雙邊緣調(diào)制
采用電流模式雙邊緣調(diào)制技術(shù)，能對(duì)瞬態(tài)負(fù)載做出快速初始響應(yīng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.14 無(wú)鉛封裝
該器件采用無(wú)鉛封裝，符合環(huán)保要求。
三、典型應(yīng)用
NCP81560主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，為CPU提供穩(wěn)定、高效的電源供應(yīng)。其典型應(yīng)用電路如下： 
四、引腳功能
| NCP81560采用QFN52 6x6, 0.4P封裝，其引腳功能如下表所示： | Pin No. | Pin Name | Description |
|---|---|---|---|
| 1 | IOUT | 調(diào)節(jié)器1的總輸出電流監(jiān)測(cè) | |
| 2 | EN | 使能。高電平使能兩個(gè)軌 | |
| 3 | SDIO | 串行VID數(shù)據(jù)接口 | |
| 4 | ALERT# | 串行VID警報(bào)信號(hào) | |
| 5 | SCLK | 串行VID時(shí)鐘 | |
| 6 | VR RDY | 指示兩個(gè)軌準(zhǔn)備好接受SVID命令 | |
| 7 | VCC | 內(nèi)部控制電路的電源。需連接去耦電容到地 | |
| 8 | PSYS | 系統(tǒng)電源信號(hào)輸入。通過電阻接地來縮放該信號(hào) | |
| 9 | VRMP | Vin的前饋輸入，用于斜坡斜率補(bǔ)償。流入該引腳的電流用于控制PWM斜率的斜坡 | |
| 10 | VR HOT# | 開漏輸出。指示高VR溫度或每通道過流保護(hù)（OCP） | |
| 11 | AUX IN | 0xODh SVID域的AUX IMON輸入。通過電阻接地來縮放該信號(hào) | |
| 12 | NC | 保留 | |
| 13 | IOUTA | 調(diào)節(jié)器2的總輸出電流監(jiān)測(cè) | |
| 14 | VSNA | 調(diào)節(jié)器2的差分輸出電壓負(fù)端感應(yīng) | |
| 15 | VSPA | 調(diào)節(jié)器2的差分輸出電壓正端感應(yīng) | |
| 16 | DIFFA | 調(diào)節(jié)器2的差分遠(yuǎn)程感應(yīng)放大器的輸出 | |
| 17 | FBA | 調(diào)節(jié)器2的誤差放大器電壓反饋 | |
| 18 | COMPA | 誤差放大器的輸出和調(diào)節(jié)器2的PWM比較器的反相輸入 | |
| 19 | CSCOMPA | 調(diào)節(jié)器2的總電流感應(yīng)放大器的輸出 | |
| 20 | ILIMA | 過流閾值設(shè)置 - 通過電阻連接到CSCOMPA來編程調(diào)節(jié)器2的過流閾值 | |
| 21 | CSSUMA | 調(diào)節(jié)器2的總電流感應(yīng)放大器的反相輸入 | |
| 22 | CSREFA | 調(diào)節(jié)器2的總電流感應(yīng)放大器的參考電壓輸入 | |
| 23 | CSP1A | 調(diào)節(jié)器2的第1相電流平衡放大器的同相輸入 | |
| 24 | TSENSEA | 調(diào)節(jié)器2的溫度感應(yīng)輸入 | |
| 25 | PWM1A/ICCMAXA | 調(diào)節(jié)器2的PWM1輸出。下拉該引腳可在啟動(dòng)時(shí)編程調(diào)節(jié)器2的ICCMAX | |
| 26 | DRON | 外部FET驅(qū)動(dòng)器使能，用于離散驅(qū)動(dòng)器或onsemi DrMOS | |
| 27 | PWM8 | 調(diào)節(jié)器1的PWM8輸出 | |
| 28 | PWM7/ ICC*2_MAIN_RAIL | 調(diào)節(jié)器1的PWM7輸出。下拉該引腳可將主軌的ICCMAX從255 A擴(kuò)展到511 A | |
| 29 | PWM6/ ICCMAX AUXIN | PWM6 output for regulator 1/Pulldown resistor on this pin programs ICCMAX for the AUX_IN monitoring rail | |
| 30 | PWM5/ROSCA | 調(diào)節(jié)器1的PWM5輸出。下拉該引腳可編程調(diào)節(jié)器2的RoscA值 | |
| 31 | PWM4/ROSC | 調(diào)節(jié)器1的PWM4輸出。下拉該引腳可編程調(diào)節(jié)器1的Rosc值 | |
| 32 | PWM3/ICCMAX | 調(diào)節(jié)器1的PWM3輸出。下拉該引腳可在啟動(dòng)時(shí)編程調(diào)節(jié)器1的ICCMAX | |
| 33 | PWM2/VBOOT | 調(diào)節(jié)器1的PWM2輸出。該引腳可用于編程八相和一相的Vboot | |
| 34 | PWM1/ SV ADDR SR | 調(diào)節(jié)器1的PWM1輸出。下拉該引腳可配置SVID地址、斜率和Intel專有電流保護(hù)功能 | |
| 35 | TSENSE | 調(diào)節(jié)器1的溫度感應(yīng)輸入 | |
| 36 | CSP1 | 調(diào)節(jié)器1的第1相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 37 | CSP2 | 調(diào)節(jié)器1的第2相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 38 | CSP3 | 調(diào)節(jié)器1的第3相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 39 | CSP4 | 調(diào)節(jié)器1的第4相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 40 | CSP5 | 調(diào)節(jié)器1的第5相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 41 | CSP6 | 調(diào)節(jié)器1的第6相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 42 | CSP7 | 調(diào)節(jié)器1的第7相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 43 | CSP8 | 調(diào)節(jié)器1的第8相差分電流感應(yīng)正端 | |
| 44 | CSREF | 調(diào)節(jié)器1的總電流感應(yīng)放大器的參考電壓輸入 | |
| 45 | CSSUM | 調(diào)節(jié)器1的總電流感應(yīng)放大器的反相輸入 | |
| 46 | ILIM | 過流閾值設(shè)置 - 通過電阻連接到CSCOMP來編程調(diào)節(jié)器1的過流閾值 | |
| 47 | CSCOMP | 調(diào)節(jié)器1的總電流感應(yīng)放大器的輸出 | |
| 48 | COMP | 誤差放大器的輸出和調(diào)節(jié)器1的PWM比較器的反相輸入 | |
| 49 | FB | 調(diào)節(jié)器1的誤差放大器電壓反饋 | |
| 50 | DIFF | 調(diào)節(jié)器1的差分遠(yuǎn)程感應(yīng)放大器的輸出 | |
| 51 | VSP | 調(diào)節(jié)器1的差分輸出電壓正端感應(yīng) | |
| 52 | VSN | 調(diào)節(jié)器1的差分輸出電壓負(fù)端感應(yīng) | |
| Flag | GND |
五、最大額定值和電氣特性
5.1 最大額定值
| 為確保器件的安全和可靠運(yùn)行，各引腳的最大額定值如下表所示： | Pin Symbol | VMAX | VMIN | IsOURCE | ISINK |
|---|---|---|---|---|---|
| COMP, COMPA | VCC+0.3V | -0.3V | 2mA | 2mA | |
| CSCOMP,CSCOMPA | VCC+0.3V | -0.3V | 2 mA | 2mA | |
| PWMX | VCC+0.3V | -0.3V | 1mA | ||
| VSN. VSNA | GND+0.3V | GND-0.3V | 1 mA | 2mA | |
| DIFF,DIFFA | VCC+0.3V | -0.3V | 2 mA | 2mA | |
| VR RDY | VCC+0.3V | -0.3V | 2mA | ||
| VCC | 6.0V | -0.3V | |||
| VRMP | VCC+0.3V | -0.3V | |||
| SCLK,SDIO | 3.6V | -0.3V | |||
| All Other Pins | VCC+0.3V | -0.3V |
5.2 電氣特性
| 在特定的測(cè)試條件下（-40°C < TA < 100°C，4.75 V < VCC < 5.25 V，CVCC = 0.1 μF），器件的電氣特性如下表所示： | Parameter | Test Conditions | Min | Typ | Max | Unit |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BIAS SUPPLY | ||||||
| VCC Voltage Range | 4.75 | 5.25 | V | |||
| Quiescent Current (PS0, 1) | PS0 | 29 | mA | |||
| PS1 | 25 | mA | ||||
| PS2 | 21 | mA | ||||
| PS3 | 14 | mA | ||||
| PS4 | 79 | μA | ||||
| Enable low | 64 | μA | ||||
| UVLO Threshold | VCC Rising | 4.5 | V | |||
| VCC Falling | 4.1 | V | ||||
| VCC UVLO Hysteresis | 100 | mV | ||||
| VRMP | ||||||
| VIN Supply Range | VRMP range prior to external voltage divider resistor network with 1/12 ratio | 4.5 | 21 | V | ||
| UVLO Threshold | VRMP Rising | 0.355 | V | |||
| VRMP Falling | 0.250 | V | ||||
| UVLO Hysteresis | 100 | mV | ||||
| ENABLE INPUT | ||||||
| Upper Threshold Activation Level | 0.8 | V | ||||
| Lower Threshold Deactivation Level | 0.3 | V | ||||
| PHASE DETECTION | ||||||
| CSP Pin Threshold Voltage | VCC - 0.4 | V | ||||
| Phase Detect Timer | 1.5 | ms | ||||
| IMVP9.1 DAC (Protocol 0Eh) | ||||||
| System Voltage Accuracy | 0.25 < DAC < 0.495 V (at 25°C only) | -10 | 10 | mV | ||
| 0.5 < DAC < 0.745 V (at 25°C only) | -8 | 8 | mV | |||
| 0.75 < DAC < 1.52 V (at 25°C only) | -0.5 | 0.5 | % | |||
| DAC SLEW RATE | ||||||
| Soft Start Slew Rate | 1/4 fast | mV/s | ||||
| Slew Rate Slow | 1/4 fast | mV/s | ||||
| Slew Rate Fast | Resistor Selectable (See Table 9) | >10 | mV/s | |||
| DRON | ||||||
| Output High Voltage Sourcing | 500 μA | 3 | V | |||
| Output Low Voltage Sinking | 500 μA | 0.1 | V | |||
| TSENSE | ||||||
| TSENSE Bias Current | 115.5 | 120 | 124.5 | μA | ||
| Alert# Assert Threshold | 556 | mV | ||||
| De-Assert Threshold | 595 | mV | ||||
| VR_HOT Assert Threshold | 517 | mV | ||||
| De-Assert Threshold | 556 | mV | ||||
| VR_RDY OUTPUT | ||||||
| Output Low Saturation Voltage | IVR_RDY = -4 mA | 0.1 | 0.3 | V | ||
| VR_RDY Rise Time | 1 k pull-up to 3.3 V, CTOT = 45 pF | 110 | 150 | ns | ||
| VR_RDY Fall Time | 20 | 150 | ns | |||
| VR_RDY Output Voltage High | 0.8 | 3.3 | V | |||
| SVID (SDIO and SCLK) | ||||||
| SVID Voltage Low Level | VIL, (VCC = 5 V, TA = 25°C) | 0.45 | V | |||
| SVID Voltage High Level | VIH, (VCC = 5 V, TA = 25°C) | 0.65 | V | |||
| SDIO Output Low Voltage | VOL | 0.3 | V | |||
| SVID Clock to Data Delay (Note 7) | TCO | 12 | ns | |||
| SVID Setup Time (Note 7) | 7 | ns | ||||
| SVID Hold Time (Note 7) | 14 | ns | ||||
| SVID Pull Down Resistance | 4 | kΩ | ||||
| Pad and Pin Capacitance | VCC = 5 V, TA = 25°C | 5 | pF | |||
| ALERT# | ||||||
| VOL (Output Low) | 0.3 | V | ||||
| OVP AND UVP | ||||||
| Absolute Over Voltage Threshold | 10 mV DAC step During Soft Start - CSREF Rising | 3.3 | 3.44 | 3.6 | V | |
| 5 mV DAC step During Soft Start - CSREF Rising | 2.4 | 2.5 | 2.65 | V | ||
| Over Voltage Threshold Above DAC | VSP-VSN-VID Rising | 350 | 400 | 475 | mV | |
| Over Voltage Delay | VSP-VSN Rising to PWM Low | 50 |
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