小電容器提高了高功率CPU電源的效率

本文介紹了在降壓控制器MAX1718上增加電容如何為筆記本電腦和筆記本電腦的CPU內(nèi)核電源提供高效率和低占空比。討論了管理直通電流的重要性。圖中顯示了原理圖和性能數(shù)據(jù)。

對于高 V在DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器在筆記本電腦中提供高電流，高效率對于延長電池壽命和最小化溫升非常重要。具有外部MOSFET的低耗散同步整流器也支持此目的。

但是，同步整流器需要特別注意。不良設計允許在高端和低端MOSFET同時導通時產(chǎn)生直通電流。一些工程師認為，足夠的死區(qū)時間（一個MOSFET的關(guān)斷和另一個MOSFET的導通之間）可以消除這個問題，但在某些應用中，死區(qū)時間是不夠的。

圖1所示為降壓型電源，其中降壓控制器（MAX1718）提供CPU內(nèi)核電源。最近的CPU內(nèi)核需要非常低的電源軌（1V至2V），電流超過20A。另一方面，輸入電壓范圍很高（7V至20V）。這些情況迫使高端MOSFET （Q1）的占空比非常低。

圖1.該IC （MAX1718）構(gòu)成CPU內(nèi)核電源。

要獲得高效率和低占空比，高端和低端器件需要不同類型的MOSFET（Q1和Q2）。Q1即使導通電阻相對較高，也需要非常高的開關(guān)速度，但Q2即使開關(guān)速度相對較慢，也需要非常低的導通電阻。當Q2導通時，這種組合不允許產(chǎn)生直通電流，因為Q1的快速關(guān)斷首先發(fā)生。但是，由于Q2關(guān)斷速度較慢，因此在Q1導通之前必須留出足夠的死區(qū)時間。MAX1718通過監(jiān)測Q2的柵極電壓解決了這個問題，從而確保Q1僅在Q2完全關(guān)斷后導通。

我們現(xiàn)在關(guān)注導致?lián)舸╇娏骺赡苄缘牡谌齻€條件：當Q2導通時，由于LX處的高dV/dt，Q1柵極電壓升高。即使有足夠的死區(qū)時間，也會出現(xiàn)這種情況，因為它涉及通過C2的柵極漏極電容流入DL的高電流。MAX1718在DL上的大吸電流能力解決了這個問題。

然而，有時，如果Q2的柵極漏極電容較大，或者DL的走線較長，或兩者兼而有之，則可以通過在Q2柵極和源極之間增加一個數(shù)千皮法的電容來消除擊穿電流（圖2a）。結(jié)果是效率更高（圖3）。請注意，柵極-源極電容過大會增加驅(qū)動器損耗。

圖2.不帶電容 （a） 和帶電容 （b） 的 DL 和 LX 波形。

圖3.如圖1所示，增加一個電容（見文字）可提高效率。

審核編輯：郭婷