Sunlord应对TLVR供电模式的功率电感WPZ系列

 

CPU供电那点事

 

以前，CPU功耗只有165W，VRM供电模式采用6相。因此以水平气隙结构为主。

现在，CPU功耗超过200W，这就对电感的散热能力、效率提出了更高的要求。 

由此，垂直气隙结构被开发出来并迅速得到广泛的应用。但仍以VRM模式进行。

将来，基于服务器厂商对提高效率、降低成本的要求，TLVR的概念应运而生。其瞬态快速响应、能减少后端电容数量以降低成本的明显优势，获取了各大厂家的青睐。

而在其中，TLVR专用耦合电感以及补偿电感则当仁不让的占据了C位。

本文简要介绍Sunlord应对TLVR供电模式的功率电感WPZ系列。

TLVR小贴士:

TLVR初步量产为Intel EGS（8相）方案，并且会在BHS方案（10相或者12相）全面展开。 

现阶段0906（9.6x6.4x11&11.4mm)，1206(11.7x5.7x10.7&11.7mm)会是主流（VR及TLVR），且逐步由0906向1206转变，以提升功率。

鉴于TLVR的市场验证未完全开展，各家服务器厂家倾向VR与TLVR的pin to pin 方案，以便可以随时切换 。

TLVR方案，还需要补偿电感，一般为0606及0707尺寸，感值100nH/120nH/150nH。

基于TLVR方案优势，自EGS平台开始，各家逐步采用TLVR方案，BHS会全面切换为TLVR。

TLVR方案简述

VR供电模式：

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

特点：各相位都可以看做是单独的Buck电路，然后输出电流汇总为总电流。 

①出现负载变动时：

当有瞬时轻载->重载变动，负载R降低，输出电流瞬时增加，每个相位都是单独反应。

也即每个相位都需要经历输出电压降低->比较器->PWM占空比提高->输出电流提高的步骤，从而反应时间较长。

图片来自ADI

②具体时序图如下： 

每个相位都是单独反应。

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLV

③由此，当负载瞬时变动时（轻载->重载），

输出电流骤增，由于功率增大速度较慢，使得输出电压被瞬时拉低，电源出现较高纹波

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

TLVR供电模式：

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

特点：原VR模式，输出功率的变动（输出电流的提高），需要由输出电容C2来进行提供。TLVR模式，此变动将会由C2及Lc共同提供。故C2可降低容量（如100uF->47uF），同时，Lc存储能量会通过每一个相位向负载进行传递。

①正常工作时：

正常工作时(如上图)：每个相位输出电流ILN=IphaseN=ILc+ILNm

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

②负载瞬时增加时：（下图）

例：相位3的输出电流增加，其在向外输出的同时，也给Lc电感提升储能，从而提升了Lc电感的电流值。由此其他相位输出时（INout=ILm+ILc）也会随之提高

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

③负载瞬时变动时（轻载->重载） 

输出电流Iout可以在功耗变大时（轻载->重载，R降低），迅速提升，从而避免输出电压Vout的大幅跌落（Vout=Iout*R） 

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

TLVR优势分析

1.得益于Lc补偿电感的功率补偿，输出电容容值有所下降，（如100uF/5V可变动为47uF/5V）,从而降低电容容值，进而降低价格 

2.瞬态相应速度快，降低CPU电源纹波 

3.提升转换效率，TLVR较VR 转换效率有约1%的提升 

Sunlord TLVR产品介绍

图片来源于顺络

产品耐压专利，提升耦合电感耐压值（满足100Vdc/2S/2mA）, 电感绝缘耐压值(up to 500Vdc）

全自动产线，一致性较高 

Sunlord TLVR产品list

图片来源于顺络

图片来源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationN

图片来源于顺络

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      审核编辑：彭静