《用于CPU内核的分布式电压调节模块》
随着信息技术的快速发展，CPU的性能需求日益增长，对于电源管理的要求也变得更加严格。2007年，个人计算机（PC）的CPU核心需要能够在0.95V的电压下提供高达200A的电流，这对直流-直流（DC-DC）转换器的效率和能力提出了新的挑战。飞兆半导体公司为此开发了一种分布式电压调节模块（VRM），采用多模块化设计，每个模块可以提供高达40A的电流，且效率超过80%，通过5相设计实现200A电流供应。
这种分布式VRM的核心在于其功率系统的设计，主要包括功率MOSFET、MOSFET驱动器、输出电感及相关元件。每个相位的这些组件被封装在一个小型插件板上，尺寸仅为1.15" x 0.85"，能提供40A的电流，并接收PWM TTL信号。这种模块在主板上的占用面积只有0.85" x 0.25"，可以灵活地放置在靠近CPU的地方，以降低传输阻抗和损耗，优化电源效率和PCB空间利用。
设计的关键在于理解和分析同步降压转换器的损耗机制。损耗主要分为导通损耗和动态损耗。导通损耗与负载电流的平方和占空比有关，选择具有最低导通电阻的MOSFET可以减少损耗。在12V输入电压和1V输出电压的同步降压转换器中，同步整流器的占空比约为91.7%，因此需要选择两个MOSFET来满足低损耗要求。高端MOSFET的占空比较低，导通损耗相对较小，但需要平衡导通电阻、米勒电荷Qgd和后栅极阈值栅源电荷Q以降低总体损耗。
动态损耗主要体现在高端MOSFET中，受上升时间和下降时间、输入电压、负载电流和开关频率的影响。选择具有最低Qgd和Qgs，以及适当导通电阻的MOSFET，可以确保在高负载电流（如40A）时仍保持低损耗。
CPU内核的分布式电压调节模块是一种高效、灵活的解决方案，它通过优化功率组件的选择和布局，实现了在高压低电压环境下的高电流供应，同时降低了损耗，提高了系统性能。这种技术的应用不仅提升了电源管理的效率，也为未来更强大的CPU设计提供了基础。
