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                    片上穩壓器和片內穩壓器的作用-1

                    2021-12-01 18:11:09

                    什么是片上穩壓器和片內穩壓器?它們有什么角色?由于人們對移動計算和手持設備的需求與日俱增,系統設計已從分立裝置轉變為高度集成的系統級芯片(SoC),而后端服務器則需要更快的計算處理能力,以滿足不斷增長的數據處理要求。趨勢之一就是開發環境友好、壽命更長的電池。因此,需要一個更為復雜的電源管理方案,其中穩壓器起著關鍵作用,所以如何安裝穩壓器對改善性能至關重要。

                    經典的穩壓器?!肮β势骷?PowerSupplyUnit)是穩壓器的電源。服務端,臺式機和筆記本的電源通常為12V,移動設備為3.3V。1.0V穩壓器通常用來供電核心數字電路,IO一般是1.8V?!皷膨寗与娐返妮敵鲭妷河蓶艠O占空比決定。通過LC濾波器,消除了輸出電壓軌道上的波動。用單獨的LDO驅動敏感的模擬電路。

                    為了以下一些優點,把穩壓器放在裸片上:

                    ·更精細、更快的電源管理:片上穩定器能夠更好地控制關閉不用的電路,從而降低功耗。在片外穩壓器中,從睡眠狀態蘇醒所需的時間為微秒(μs)級,片上穩定器為納秒級。對于掌上型設備來說,這有助于提供更為嚴格的功耗控制,而對于服務器來說,則是延長電池的使用壽命,降低了散熱成本。

                    感應調壓器

                    ·減少I2R功耗:在滿載情況下,典型的服務器處理器的功率為65W。若電壓是1V,則需傳輸65A電流,如此大的電流需要更寬的線路才能保證低I2R損耗。如果相同功率為2V電壓,則電流減少一半(32.5A),走線寬度在相同I2R損耗時變小。減小I2R損耗還可降低平板尺寸。

                    節約PCB面積:PCB的可用面積非常珍貴,減少PCB的面積會使外形變小。把穩壓器置于裸片上,移除相關元件,節約了PCB面積,減少了BOM。

                    由于片式穩壓器具有這些優點,為什么一些設計仍偏向片外穩壓器?要回答這一問題,我們首先要討論穩壓器的構成模塊,以及使用穩壓穩壓器和片外穩壓器的優缺點。

                    功率傳輸電路(PowerTrain):電源傳輸電路提供穩壓器兩條傳導通路,一條由VIN至濾波器,另一條由濾波器送至地面。VIN到濾波器的路徑是PFET或NFET開關,在所有的穩壓器中。相反,濾波器向地面的路徑可以是二極管或NFET。采用FET技術,可獲得較好的調壓性能。首先要考慮的是FET的額定電壓。片外型FET有幾種類型,能夠支持超過400V電壓。相比較之下,片上FET使用了典型的CMOS工藝,可以支持高達3.3V電壓,而對處理器來說,支持2V電壓。

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