國產電源芯片之路,，任重而道遠，其中大電流多相電源芯片,，是電源芯片種類中最難攻克的難關,。在通訊基站，數據中心,，人工智能這些新基建中,，核心運算處理器的速度越來越快，運算量越來越多，產生的功耗也越來越大,，如何為處理器提供高品質的穩(wěn)定電源輸出,，功能豐富的數字調節(jié)和監(jiān)測功能，如何提升效率一直是多相電源芯片的關鍵技術,。

　　針對現有的市場問題,，東莞市長工微電子有限公司自主研發(fā)和設計了針對工業(yè)，通訊和計算電源市場的大電流（4A-280A）電源芯片,，其中最新推出的IS6608A電源管理芯片是國內首顆可為CPU供電的多相并聯(lián)電源芯片,。

　　IS6608A作為一款全集成、兼容PMBUSTM接口的高頻同步降壓變換器,，采用4x5 Flip-Chip QFN封裝技術,，輸入電壓最高可達到16V，實現高達35A電流,，0.4V到5.5V的輸出電壓轉換,。同時，采用創(chuàng)新的多相并聯(lián)技術,，最多8顆芯片并聯(lián)實現峰值為280A的輸出電流（如圖1）,。IS6608A在額定輸入電壓范圍和輸出電流范圍內，可以做到0.5%的一流輸出精度,。其出色的動態(tài)相數管理技術（自動升降相）以及全面的telemetry數字通訊功能,，大大提高了芯片使用的效率以及便捷性，使之成為國產大電流電源管理芯片的首選,。

　　圖1. IS6608A多相并聯(lián)方案

　　IS6608A的Super Pseudo Current Control（SPCCTM）控制模式：

　　圖2為SPCCTM控制模式的簡單原理圖,，圖3為控制的關鍵波形圖。PWM比較器的輸入Vramp是通過Pseudo Current模塊產生的,，并不直接來自于電感電流的采樣,，它具有和電感電流IL相似的波形，如圖3所示,。在CLK信號到來時,，PWM信號變高，開啟功率管上管,， Vramp如電感電流正比于電感電壓一樣線性升高,，當它到達VC時，PWM翻轉產生SHOT信號,，PWM變低,，關閉功率管上管，下管開啟,，Vramp以正比于輸出電壓的斜率線性下降,，直到下一個CLK再次到來,。SPCCTM通過Vslp+和Vslp-的非線性斜坡補償技術實現了快速的動態(tài)響應。此外,，獨特的VC鉗位技術使之在DCM和CCM之間實現平滑的電壓轉換,。

　　長工微的可堆疊DC/DC變換器的同步時鐘的專利技術，在管理穩(wěn)態(tài)下多相DC/DC變換器的開關時序的同時,，也能在動態(tài)相數變化的時保持開關周期的穩(wěn)定并提供均衡的開關相移,。每相的開關周期（即同步時鐘的循環(huán)周期）與相位總數無關，即使堆疊的相位總數發(fā)生實時變化時,，同步時鐘SYNC也可以保持穩(wěn)定的循環(huán)周期和相位差,，有利于DC/DC變換器的穩(wěn)定工作。

　　圖 2. Super Pseudo Current Control（SPCCTM）控制模式簡圖

　　圖 3. Super Pseudo Current Control（SPCCTM）的時序圖

　　和傳統(tǒng)的峰值電流控制模式相比,，SPCCTM控制模式有更好的抗干擾能力,，Minimal on time的時間可以做的更小的同時還能實現極小的jitter，特別是在大電流的情況下,，抗干擾能力的優(yōu)勢體現得更加明顯,。和COT控制模式相比，SPCCTM控制模式采用固定頻率（CLK來自于內部OSC或者外部SYNC信號）,，有利于多相并聯(lián)的同步及相位的穩(wěn)定控制,；控制的核心參量Vramp的幅值能通過PMBUSTM接口輸入進行實時的設置，可以很方便的在更寬的LC值域范圍內實現穩(wěn)定,。內置的MTP也能將芯片的設置保存下來,，用于下次開機使用,。

　　從芯片的應用層次來看,，采用SPCCTM控制模式具備以下幾個優(yōu)異的特性：

　　·出色的抗噪性

　　·不太敏感的元件放置和PCB布局。

　　·無需外部環(huán)路補償,，適用于大范圍的LC組合,。

　　·在不改變外部元件的情況下，可以優(yōu)化暫態(tài)和穩(wěn)定性,。

　　圖4. IS6608A多相評估板

　　多相控制芯片的數字通訊技術和telemetry功能

　　圖5為IS6608A的數字通訊及telemetry功能圖,。IS6608A采用了最新的PMBUSTM1.3協(xié)議對芯片的輸出電壓、工作模式進行控制,。其中輸出電壓通過10bit D/A作為的電壓動態(tài)控制,，其最小步長為1mV。電壓上升和下降的動態(tài)速率也可以通過數字通訊協(xié)議設置和動態(tài)修改,。正負過流保護閾值,，輸入輸出電壓的過壓、欠壓保護閾值等都可以通過數字通訊接口設置,。內置的MTP（多次修調編程）能夠保留并在下次啟動時采用設置的參數,。圖6 為PMBUSTM控制的動態(tài)輸出電壓波形。

　　圖 5 IS6608A的數字通訊及telemetry功能圖

　　圖6 IS6608A PMBus控制的動態(tài)降壓（左）和升壓（右）波形

　　IS6608A擬采用PMBUSTM1.3協(xié)議以及MTP（多次修調編程），芯片集成了多個高精度A/D,，能夠實時記錄芯片的輸入電流電壓,，輸出電流電壓以及芯片的溫度，智能保護進行實時檢測和對CPU報告,， 實現實時監(jiān)控,，達到優(yōu)化系統(tǒng)效率，安全運行的目的,。每個功率級都有故障上報管腳提供給控制器,，一旦發(fā)生任何故障如輸入欠壓，過流,，過熱都實時上報給控制器,。控制器集成非易失性的存儲器NVM,，一旦發(fā)生任何故障,，控制器都立刻將故障信息寫入NVM?？刂破骶哂歇毩⒂谙到y(tǒng)輸入的單獨3.3V供電,，因此即使在輸入掉電的情況下，控制器都來得及將掉電導致的輸入欠壓故障寫入NVM,。

　　圖7 IS6608A的電壓調節(jié)PMBUS寫入波形

　　圖8 IS6608A的電流檢測PMBUS讀取波形

　　圖9  PMBus讀取的輸出電壓電流（上方為負載儀顯示值）

　　動態(tài)相數管理技術

　　基于對動態(tài)相數管理技術的研究,，采用分段化負載電流區(qū)間的方法，根據不同負載情況對應決定需要工作的相位支路數,，從而保持工作相位的平均電流在高效率區(qū)間,，從而提高CPU供電系統(tǒng)的整體效率，實現系統(tǒng)效率在全負載范圍內的最優(yōu)化,。

　　圖10  動態(tài)相數管理效率對比

　　圖 11 IS6608A 自動升降相波形變化