采用MAX1953 1MHz PWM降压控制器的图形芯片及相关电路电源设计

强大的图形芯片在个人电脑和游戏机中很普遍。从性价比的角度来看，图形处理器和支持电路的电源要求极其关键。本文介绍使用MAX1953 1MHz脉宽调制器（PWM）降压控制器的显卡电源解决方案。

强大的图形芯片在个人电脑和游戏机中很普遍。在游戏、演示和网上冲浪中，3D 图形现在占据了中心舞台，许多第三代 3D 芯片正在到来，在 3D 性能和视频质量方面实现了迄今为止的又一次巨大飞跃。大于 500-600 Mpixel/s 的填充率、20 万/秒的三角形速率以及对其他增强功能的支持将对游戏开发人员、CPU、内存、RAMDAC 甚至显示技术提出更多要求。此外，图形处理器和支持电路的电源要求也急剧增加。

从性价比的角度来看，图形处理器和支持电路的电源要求极其关键。在本文中，我们将介绍显卡电源解决方案。

输入电源的 AGP 端接：

-3.3V @ 6A =18.9W

- 5.0V @ 2A =10.0W

- 12.0V @ 1A =12.0W

典型电源要求：
 

 

	电压	当前	溶液
GPU（图形处理单元）	1.2V 或 1.5V	5安	最大1953
DDR 内存 （VDDQ）	2.5V	3安	最大1953

 

通常需要廉价的解决方案，需要一些通用故障功能，如受控软启动、UVLO和电流限制。

以下是使用MAX1953产生上表所列电源电压的几种降压方案，其特点是：

单 SO-8 封装双 N 沟道 MOSFET

无电流检测电阻

低输入电压操作（3.3V 和 5V 电源轨）

1 MHz 开关，适用于小尺寸、低成本

效率 >90%

图 1 显示了 GPU 的降压解决方案，图 2 显示了 DDR 内存主电压调节的解决方案。

图1.MAX1953：1MHz开关，1.5V/5A GPU电源，3.3V输入，1.5V/5A输出。

表 2.3.3V 输入、1.5V/5A 输出（MHz）的元件列表。

 

组件标识	数量	描述
C1， 2， 3， 4	4	电容 10μF/6.3V Cer 0805 太阳汤电：JMK212F106ZG
C5	1	电容 180μF/4V.松下： EEFUE0G181R
C6	1	电容 680pF/10V Cer 0402 基特： C0402C681M8RAC
C7	1	电容 39pF/10V Cer 0402 基特： C0402C390K8GAC
D1	1	二极管， 肖特基， 40V， 1A， SOT-23F， 中央： CMPSH1-4
集成电路	1	集成电路，同步。降压控制器：MAX1953
L1	1	电感器， 0.68μH， 12A， 5mΩ.线艺： DO3316P-681HC
R1	1	电阻器， 7.15K， 1%， 0603 外壳
R2	1	电阻器， 8.06K， 1%， 0603 外壳
R3	1	电阻器， 82K， 5%， 0603 外壳
Q1/2	1	晶体管， 双通道 MOSFET， 仙童： FDS6898A， 20V， 0.013Ω
注意：对于1.2V输出，将R1更改为4.12K，1%，将R3更改为68K，5%。

 

图2显示了1.5V、5A电路的效率与输出电流的关系图。

图2.

图3.MAX1953：1MHz开关、2.5V/3A存储器VDDQ电源。

表 3.5MHz 时 2V 输入、5.3V/1A 输出的元件列表。

 

组件标识	数量	描述
C1， 2， 3	3	电容 10μF/6.3V Cer 0805 太阳汤电：JMK212F106ZG
C4， 5	2	电容 10μF/4V Cer 0805 太阳汤殿：AMK212BJ106MG
C6	1	电容 560pF/10V Cer 0402 基特： C0402C561M8RAC
D1	1	二极管， 肖特基， 40V， 1A， SOT-23F， 中央： CMPSH1-4
集成电路	1	集成电路，同步。降压控制器：MAX1953
L1	1	电感， 1.5μH， 3.4A， 30mΩ： Toko# 817FY-1R5M
R1	1	电阻器， 17.4K， 1%， 0603 外壳
R2	1	电阻器， 8.06K， 1%， 0603 外壳
R3	1	电阻器， 33K， 5%， 0603 外壳
Q1/2	1	晶体管， 双通道 MOSFET， 仙童： FDS6898A， 20V， 0.013Ω

 

图4显示了2.5V、3A电路的效率与输出电流的关系图。

图4.

上述电路表明，MAX1953可用于产生图形卡的GPU和存储器供电轨。MAX3的工作电压输入电压低至1953V，允许从3.3V和5V输入电源获取总输出功率，因此两路电源都不会过载。1MHz 开关频率有助于减小滤波电感器和电容器的尺寸和成本。

审核编辑：郭婷