關(guān)于MPS公司的超強(qiáng)供電方案的介紹

CPU作為服務(wù)器數(shù)據(jù)處理的核心，引領(lǐng)著服務(wù)器平臺(tái)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。Intel作為服務(wù)器CPU市場(chǎng)的翹楚，擁有約90%的市場(chǎng)份額。以Intel CPU為核心的服務(wù)器架構(gòu)及其供電規(guī)范，一直以來都被世界各大服務(wù)器廠商廣泛采用。

眾所周知，Intel 服務(wù)器CPU的"Turbo”工作特性使其瞬時(shí)功率頻繁地在極短時(shí)間內(nèi)大幅度變化。新一代的供電規(guī)范“VR13HC”，其CPU核心的 Turbo峰值負(fù)載電流將近500A，而谷值電流通常在100A左右，CPU核心將以上千A/us的速率進(jìn)行數(shù)百安培的負(fù)載階躍跳變。如此嚴(yán)苛的負(fù)載條件，對(duì)供電方案是巨大的挑戰(zhàn)。放眼全球，能為Intel CPU提供供電方案的廠商屈指可數(shù)。

MPS公司作為電源芯片和供電方案提供商，在Intel平臺(tái)的服務(wù)器板級(jí)供電方案深耕多年，擁有為CPU、內(nèi)存、PCH等核心部件供電的全套產(chǎn)品。

圖一展示了MPS面向Intel 平臺(tái)服務(wù)器的控制器產(chǎn)品布局。

圖一: MPS面向Intel平臺(tái)服務(wù)器的數(shù)字控制器

其中MP297x系列數(shù)字控制芯片是MPS為VR13HC量身打造的：

MP2975在QFN-40 (5mm x 5mm)的封裝下支持最高8相PWM輸出和相電流采樣，且相數(shù)可在兩路電壓輸出之間靈活分配，用于為CPU核心供電。

MP2978支持雙路最高4+1相工作，用于為DDR4內(nèi)存組供電。

MP2976支持雙路1+1相工作，適合于為各組小電流power rail供電。

而增強(qiáng)版MP2972更是在QFN-48 (6mm x 6mm)的封裝下實(shí)現(xiàn)了多達(dá)12相的PWM輸出及相電流采樣，為CPU功率的擴(kuò)展做好了準(zhǔn)備。

圖二是MP297x系列控制搭配MPS高效率DrMOS（集成驅(qū)動(dòng)Power MOSFET），針對(duì)Intel VR13HC主流平臺(tái)Whitley的典型應(yīng)用。

圖二: MPS全套供電方案針對(duì)Whitley平臺(tái)的典型應(yīng)用

可以看到，CPU有五組不同電壓的power rail。其核心 “VccIN”不僅功率高，且有Turbo特性，從而需要7組相互交錯(cuò)并聯(lián)的DrMOS共同為之供電。MP2975額外的一相則可為另一路VccSA power rail供電。加上MP2978和MP2976，只需三個(gè)控制器即可為CPU的五組power rail供電。類似地，兩側(cè)的內(nèi)存組分別只需一個(gè)MP2978控制器。圖三展示了此全套供電方案的EVB。

圖三：MPS VR13HC全套供電方案EVB

新一代MP297x系列控制器不僅兼容業(yè)內(nèi)主流廠商的控制器封裝，其卓越的性能和簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)更是得到Intel的充分肯定和歡迎，從而成為Intel官方多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)計(jì)的首選控制器。下文將帶大家進(jìn)一步了解已在業(yè)內(nèi)聲名鵲起的MP297x系列數(shù)字控制器。

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首先，MP297x系列控制器是支持雙路電壓閉環(huán)輸出的多相數(shù)字控制芯片。在業(yè)內(nèi)同級(jí)別的控制器中，該系列控制器的外圍電路最簡(jiǎn)潔，所需的輔助器件最少。

與此同時(shí)，只需通過調(diào)整控制器內(nèi)部的寄存器便可適應(yīng)不同功率等級(jí)的應(yīng)用，而無需修改外部電路。這大大提高了客戶方案的兼容性，也縮短了客戶產(chǎn)品的開發(fā)周期。圖四為MP2975在雙路輸出且相數(shù)配置成7+1時(shí)的典型電路。

圖四：MP2975的典型電路（相數(shù)配置成7+1）

2其次，MP297x系列控制器采用MPS專利的改進(jìn)型Constant On-Time數(shù)字控制策略，結(jié)合特有的非線性控制，既擁有良好的穩(wěn)定性，又能適應(yīng)嚴(yán)苛的動(dòng)態(tài)負(fù)載工況。

相比于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，MP297x在同等硬件設(shè)計(jì)下?lián)碛懈玫膭?dòng)態(tài)特性。換言之，服務(wù)器廠商可用更少的外部器件（尤其是輸出電容）得到相同的性能，從而降低物料成本。

而另一方面，MP297x的環(huán)路調(diào)節(jié)非常容易。通過I2C總線，用戶只需在MPS的GUI中調(diào)整寄存器值，即可輕松改變環(huán)路靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。且數(shù)字化的環(huán)路使得不同相數(shù)下的特性可以分別優(yōu)化。

值得一提的是，在Intel官方設(shè)計(jì)的驗(yàn)證板上，MP2975是業(yè)內(nèi)首個(gè)滿足VR13HC CPU動(dòng)態(tài)負(fù)載要求的控制器，而MP2978則是業(yè)內(nèi)首個(gè)滿足新一代DDR4內(nèi)存動(dòng)態(tài)負(fù)載要求的控制器。圖五展示了MP2975在VccIN power rail進(jìn)行375A階躍負(fù)載跳變測(cè)試時(shí)的典型波形。Channel 4為輸出電壓VccIN；Channel 3為負(fù)載電流IccIN（通過電壓采樣）。

圖五：MP2975在VccIN power rail進(jìn)行375A階躍負(fù)載跳變測(cè)試時(shí)的典型波形

3其他特性上，MP297x系列控制器可以輸出高達(dá)3MHz開關(guān)頻率的PWM。作為多相控制器，MP297x配備了Auto-Phase-Shedding、IVID、DrMOS Standby以及Low-Power-Mode等功能用于優(yōu)化系統(tǒng)的輕載效率。數(shù)字化的load-line和環(huán)路補(bǔ)償使得客戶不必修改外部器件就可調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性。各類輸入、輸出、溫度的監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能更是一應(yīng)俱全，且全部通過數(shù)字化的方式配置和呈現(xiàn)。內(nèi)置的NVM和Multi-Configuration功能可以同時(shí)將多套配置存儲(chǔ)在芯片中。各類實(shí)用功能不勝枚舉。

4另外，MP297x系列控制器不僅支持Intel的SVID協(xié)議，還兼容PMBus、AVSBus和PVID，可為通用的低壓大電流負(fù)載提供供電方案。

服務(wù)器性能的不斷提高是互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)發(fā)展的重要硬件保障。而服務(wù)器性能的提升，不但要求其各個(gè)數(shù)據(jù)處理部件擁有更強(qiáng)的性能，也勢(shì)必需要更優(yōu)越的供電系統(tǒng)。