安森美半導(dǎo)體" title="安森美半導(dǎo)體">安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效" title="高能效">高能效電子產(chǎn)品的高性能" title="高性能">高性能硅方案供應(yīng)商，在高能效計(jì)算機(jī)電源方案" title="電源方案">電源方案方面擁有強(qiáng)勢的市場地位,，是全球領(lǐng)先的臺(tái)式機(jī)電源方案供應(yīng)商，在筆記本和上網(wǎng)本AC-DC適配器電源方案領(lǐng)域的市場份額也高居第一,。安森美半導(dǎo)體的計(jì)算機(jī)電源方案提供高性能、高能效,、高集成度等重要特性,，應(yīng)用于臺(tái)式機(jī)、筆記本及上網(wǎng)本的各個(gè)主要子系統(tǒng),，如中央處理器(CPU)供電,、熱管理,、電源及適配器電源轉(zhuǎn)換、高速接口" title="高速接口">高速接口開關(guān)及保護(hù)等,。新推出的CPU電源管理和高速接口方案經(jīng)過了優(yōu)化,，配合英特爾最新發(fā)布的Sandy Bridge處理器。本文將著重探討安森美半導(dǎo)體新近推出的計(jì)算機(jī)電源方案,，幫助工程師選擇適合的新產(chǎn)品,。

    用于80 PLUS金級/白金級能效ATX電源設(shè)計(jì)的的最新高性能組合控制器
   臺(tái)式計(jì)算機(jī)向來是能效規(guī)范機(jī)構(gòu)瞄準(zhǔn)的重要目標(biāo)。安森美半導(dǎo)體身為領(lǐng)先廠商,，更是不斷推出符合最新能效規(guī)范的ATX電源控制器,。例如，安森美半導(dǎo)體的ATX電源新產(chǎn)品NCP1910高性能組合控制器將臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)電源的功率因數(shù)校正(PFC)和主電源段控制器集成為單顆IC方案,。這器件采用連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)功率因數(shù)校正和半橋諧振雙電感加單電容(LLC)轉(zhuǎn)換器,，用于高能效80 PLUS金級/白金級能效設(shè)計(jì)。

     NCP1910結(jié)合PFC和LLC控制器于單芯片中,，集成這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器所需的全部信號(hào)交換(handshaking)功能,，提高了可靠性，支持更簡單,、更高密度的設(shè)計(jì),。NCP1910的設(shè)計(jì)用于ATX、一體機(jī)(all-in-one)及服務(wù)器電源,，采用SOIC-24封裝,。圖1顯示的是NCP1910的產(chǎn)品示意圖。

                                                    圖1：NCP1910產(chǎn)品示意圖,。

符合各種VR規(guī)范的高能效Vcore電源控制器方案
安森美半導(dǎo)體為臺(tái)式機(jī),、服務(wù)器和筆記本等提供完整系列的多相或單相Vcore控制器，包括：
?    NCP6151/6121(采用Flex Mode + Dual Edge架構(gòu),，符合VR12規(guī)范),；
?    NCP6131/6132(采用Flex Mode + Dual Edge架構(gòu)，符合IMVP7規(guī)范),；
?    ADP4000/3290/3293 (采用Flex Mode架構(gòu),，符合VR11.1規(guī)范)；
?    ADP3210/3211/3212/3218 (采用Flex Mode架構(gòu),，符合IMVP6.5規(guī)范)；
?    NCP5392/5395(采用Dual Edge架構(gòu),，符合VR11.1規(guī)范),；以及
?    NCP5393(采用Dual Edge架構(gòu)，符合AM2+規(guī)范)等,。

安森美半導(dǎo)體的多相降壓控制器結(jié)合差分電壓及電流感測與自適應(yīng)電壓定位(adaptive voltage positioning)功能,，為最新世代的CPU供電。雙緣(Dual Edge)及Flex Mode脈寬調(diào)制(PWM)控制再結(jié)合電感電流感測功能，為瞬態(tài)事件提供極快的初始響應(yīng),，因而可以采用更小的大陶瓷電容來滿足瞬態(tài)負(fù)載線路要求,。這些控制器集成高性能運(yùn)算誤差放大器，能夠方便地為系統(tǒng)提供補(bǔ)償,。安森美半導(dǎo)體專有的動(dòng)態(tài)參考注入技術(shù)使這誤差放大器補(bǔ)償事實(shí)上不依賴于系統(tǒng)對電壓識(shí)別(VID)變化的響應(yīng),，免除了在過沖與動(dòng)態(tài)VID性能之間的折衷。

值得一提的是,，NCP6151,、NCP6121、NCP6131和NCP6132是安森美半導(dǎo)體配合第二代Intel® Core™處理器系列(即Sandy Bridge)最新推出的高能效電源管理器件,。它們均提供用戶可配置的相位配置,，集成真正的差分電壓感測、差分電感直流電阻(DCR)電流感測,、輸入電壓前饋,，以及用于精確穩(wěn)定電源的自適應(yīng)電壓定位功能。每款器件均提供分離(split)電流環(huán)路配置,，縮短調(diào)諧(tuning)時(shí)間及降低復(fù)雜度,，進(jìn)而簡化設(shè)計(jì)入選(design-in)；其中,，結(jié)合了DCR電流感測功能的雙緣PWM對動(dòng)態(tài)負(fù)載事件提供最快的初始對應(yīng),。控制環(huán)路的非線性瞬態(tài)對應(yīng)滿足高性能應(yīng)用的要求,，而30 mV/s的轉(zhuǎn)換速率,，結(jié)合前饋功能，將充電和放電時(shí)間縮至最短,，用于高能效工作,。輕載工作期間自動(dòng)“切相”至單相工作，進(jìn)一步提升了能效,。這幾款器件中,，NCP6151是用于服務(wù)器應(yīng)用的2/3/4相CPU控制器及單相圖形處理器(GPU)控制器，NCP6121是用于臺(tái)式機(jī)的1/2/3相CPU控制器及單相GPU控制器,，而NCP6131是用于筆記本的3相CPU控制器及單相GPU控制器,。

這些NCP61xx控制器結(jié)合安森美半導(dǎo)體提供的業(yè)界最小MOSFET驅(qū)動(dòng)器NCP5901(采用SOIC-8 Narrow Body或DFN8 2.0x2.0x0.9mm)或NCP5911集成，以及優(yōu)化了能效的新的NTMFS49xx,、NTTFS49xx,、NTD49xx或NTMS49xx高端穩(wěn)壓MOSFET，使客戶能夠創(chuàng)建用于客戶端級和企業(yè)級的完整供電方案,。這系列的11款新的高能效MOSFET使用先進(jìn)硅技術(shù),，經(jīng)過了優(yōu)化,，在降壓轉(zhuǎn)換器控制端應(yīng)用中提供最佳的開關(guān)性能。每款新器件均提供極低的門電荷(Qg)和門阻抗(Rg),，將開關(guān)損耗降至最低,，并改善信號(hào)質(zhì)量；提供低電容,，將驅(qū)動(dòng)器損耗降至最低,；提供低導(dǎo)通阻抗(RDS(ON))，提高總能效,。圖1中分別顯示的是結(jié)合采用這些器件的臺(tái)式機(jī)和筆記本Vcore電源方案的應(yīng)用電路圖,。
 
圖2：臺(tái)式機(jī)及筆記本Vcore電源方案應(yīng)用電路圖。

系統(tǒng)電源,、芯片組及DDR電源控制器方案
安森美半導(dǎo)體除了提供用于CPU電源管理的方案,，還提供用于系統(tǒng)電源、芯片組及DDR存儲(chǔ)器的電源控制器方案(參見表1),。以上網(wǎng)本應(yīng)用為例,，除了可以采用ADP3211A單相降壓控制器用于CPU電源管理，還可使用安森美半導(dǎo)體用于系統(tǒng)電源,、芯片組及DDR電源的不同控制器方案,。

例如，在上網(wǎng)本應(yīng)用中可以采用安森美半導(dǎo)體的單同步整流降壓控制器NCP5217,。這器件是系統(tǒng),、I/O及存儲(chǔ)器性能最佳的電源方案之一，支持4.5 V至27 V輸入電壓范圍,，可提供3.3 V至0.8 V的更寬范圍電壓,，具備全面的保護(hù)功能，還具備提高輕載能效的可選擇省電模式,。此外,，NCP5217提供的前饋(feed forward)控制，可以在上網(wǎng)本應(yīng)用出現(xiàn)較大的輸入電壓變化時(shí)仍能提供恒定的輸出電壓,。這種控制架構(gòu)使各組電源間交錯(cuò)工作,，能夠降低輸入電容的物料單成本。


表1：安森美半導(dǎo)體用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源,、芯片組及DDR電源的控制器方案

提供更高能效的不同封裝MOSFET
臺(tái)式機(jī),、服務(wù)器和筆記本等計(jì)算機(jī)應(yīng)用" title="計(jì)算機(jī)應(yīng)用">計(jì)算機(jī)應(yīng)用主要需要電壓不超過30 V的低壓MOSFET。安森美半導(dǎo)體為這些應(yīng)用提供豐富的N溝道及P溝道MOSFET選擇(詳見安森美半導(dǎo)體《計(jì)算機(jī)電源方案選型小冊子》),。這些MOSFET提供30 V,、-30 V或25 V的漏極-源極電壓(VDS)，采用SO8-FL 5x6 mm,、μ8FL 3.3x3.3 mm,、DPAK、SOIC-8 5x6 mm或ICEPAK等不同封裝,，為計(jì)算機(jī)電源應(yīng)用提供高能效,。其中，采用ICEPAK封裝的MOSFET用于增加功率開關(guān)的功率密度,。

值得一提的是,，安森美半導(dǎo)體新近針對計(jì)算機(jī)等應(yīng)用推出了帶集成肖特基二極管的30 V MOSFET產(chǎn)品，包括NTMFS4897NF,、NTMFS4898NF及NTMFS4899NF,。這些MOSFET采用緊湊型5 mm x 6 mm SO-8FL封裝，在10 V時(shí)分別擁有2 m?,、3 m?及5 m?的最大導(dǎo)通阻抗(RDS(on))值,，針對降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用中的同步端而優(yōu)化，達(dá)致更高電源能效,。典型門電荷(在4.5 V門極-源極電壓(Vgs)時(shí))規(guī)格分別為39.6納庫侖(nC),、25.6 nC及12.2 nC，確保開關(guān)損耗也保持最低,。集成肖特基二極管借助于集成在與初級FET結(jié)構(gòu)相同的裸片中,，減小死區(qū)時(shí)間導(dǎo)電損耗，因而提升能效及改善波形,。

熱傳感器,、風(fēng)扇控制器及系統(tǒng)監(jiān)控器
安森美半導(dǎo)體為計(jì)算機(jī)應(yīng)用提供完整選擇的遠(yuǎn)程熱傳感器、風(fēng)扇控制器及系統(tǒng)監(jiān)控器,。其中,，熱傳感器將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，并通過SMBus總線傳送這些數(shù)據(jù)信息,。溫度設(shè)定點(diǎn)及極限也可能通過這總線來編程,。溫度信息可以用于動(dòng)態(tài)控制風(fēng)扇速度、降低可聽噪聲及能耗,，并增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性,。先進(jìn)的系統(tǒng)監(jiān)控方案帶來電壓和電流監(jiān)測、電池檢測,、閃存及GPIO功能,，提供了全套系統(tǒng)狀況監(jiān)測及控制器。

這些計(jì)算機(jī)熱管理器件包括ADM1026/27/29/30/31,、ADT7460/63/62/67/68/73/75/76,、ADM1033/34/32、ADT7490/61A/21/81/82/83A/84A/85A/86A/88A,、NCT75及NCT214等,。

計(jì)算機(jī)高速接口開關(guān)器件及低電容保護(hù)器件
安森美半導(dǎo)體為服務(wù)器,、臺(tái)式機(jī)、筆記本和上網(wǎng)本等計(jì)算機(jī)應(yīng)用中的高速接口,，如PCI Express(PCIe),、DisplayPort、千兆位以太網(wǎng)(GbE)及USB 2.0等,，提供多種開關(guān)器件,。以服務(wù)器應(yīng)用為例，相關(guān)應(yīng)用示意圖及可以采用的器件如下圖所示,。
 
圖3：安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于服務(wù)器的開關(guān)器件型號(hào)及應(yīng)用示意,。

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的高速接口保護(hù)方面，安森美半導(dǎo)體同樣提供多種選擇(見表2),。這些保護(hù)方案中,，既有傳統(tǒng)ESD保護(hù)方案，也有新的PicoGuard XS保護(hù)方案(見圖4),。安森美半導(dǎo)體的高速接口保護(hù)產(chǎn)品系列兼具極高的信號(hào)完整性及業(yè)界最佳的鉗位電壓,，確保為敏感的高速接口提供最高等級的保護(hù)。
 
表2：安森美半導(dǎo)體針對不同高速接口應(yīng)用的不同保護(hù)方案,。

值得一提的是,，安森美半導(dǎo)體新的PicoGuard XS®架構(gòu)可以維持高速數(shù)據(jù)接口的信號(hào)完整性，同時(shí)提供更強(qiáng)的ESD保護(hù)能力,。這種架構(gòu)向上布線并穿過封裝,，而不是位于封裝下面，藉此消除走線寄生參數(shù),。這種方法將電感與ESD二極管集成在一起以匹配信號(hào)線路阻抗,，從而摒棄任何類型的外部補(bǔ)償。集成電感降低鉗位電壓及受保護(hù)ASIC所流入的殘余電流,，從而改善ESD保護(hù)性能,。
 
圖4：傳統(tǒng)ESD保護(hù)設(shè)計(jì)與新的PicoGuard XS架構(gòu)比較。

總結(jié)：
安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的高性能硅方案供應(yīng)商,，為臺(tái)式機(jī),、服務(wù)器和筆記本等計(jì)算機(jī)應(yīng)用提供高性能、高能效及高集成度的解決方案,，應(yīng)用于各個(gè)主要子系統(tǒng),，如中央處理器(CPU)供電、熱管理,、ATX電源及適配器電源轉(zhuǎn)換,、高速接口開關(guān)及保護(hù)等。安森美半導(dǎo)體針對計(jì)算機(jī)應(yīng)用也不斷推出最新的產(chǎn)品，如配合英特爾最新處理器平臺(tái)的CPU電源管理及相關(guān)器件,、配合最新能效規(guī)范的ATX電源組合控制器及采用創(chuàng)新技術(shù)以更好地保護(hù)高速接口應(yīng)用的保護(hù)器件等,。客戶利用安森美半導(dǎo)體的這些高性能,、高能效方案,，可以開發(fā)出在市場上更有競爭力的產(chǎn)品。