双稳压器为奔腾处理器或升级CPU供电

许多基于奔腾处理器的主板制造商一直在寻找一种经济的解决方案，以解决为当前一代奔腾 P54C 供电的问题，并适应即将上市的升级处理器。现有处理器对处理器内核和 I/O 使用单电源。对于最高频率的产品，所需的电源电压为 3.5V ±100mV（VRE 规格）。对于时钟频谱的较低性能端，3.3V ±5% 的电源电压就足够了。最近，英特尔重新指定了标准的3.3V CPU，以便在3.5V下工作。这允许任何时钟频率的设计采用3.5V单电源供电。I/O 环和芯片组应由与 CPU 内核相同的电压供电，无论是 3.3V 还是 3.5V。

即将上市的 P55C 升级处理器需要为内核和 I/O 单独供电。标称内核电压的目标是2.500V±5%，而I/O电源仍标称为3.3V。还有一个处理器引脚，VCC2DET，位于位置 AL1，在 P55C 上与地面粘合，但在 P54C 上打开。P54C的内核和I/O电源引脚在片内短接在一起，带来了一个显著的复杂性。图1显示了系统框图。如果内核和 I/O 电源不能提供成比例的电流，则可能会损坏 P54 金属化。图 1580 所示的基于 LT1587 / LT2 的电路将根据 V 的状态自动向 CPU 和 I/O 电路提供所需的电压CC2DET用引脚固定并在两个稳压器之间分担负载。

图1.系统配置。

图2.电源原理图。

一个简单的解决方案

这款双通道线性稳压器电路采用一个 LT1580 作为 CPU 内核电源，采用一个 LT1587 作为 I/O 电源。LT1580 具有一个精准基准、远端检测和极低的压差电压。当受到最坏情况分析的审查时，它能够满足严格的VRE电压规格。LT1587 的额定电流为 3.0A 最大电流，足以为大多数台式机系统的 I/O 电源供电。如果需要超过 3A 的 I/O 电流 — 例如，您的设计具有非常大的二级高速缓存 — 则可通过改变一个电阻值 （R2） 来替代能够提供 1585.5A 电流的 LT0A。有关详细信息，请参阅设计公式。

运算放大器U1强制两个稳压器在输出因CPU金属化而短路在一起时共享负载电流。负载电流由两个低值电流检测电阻R12和R13检测。这些电阻实际上是在印刷电路板上实现为短走线。该设计不依赖于检测电阻的绝对值是否准确;电路只需比例匹配即可正常工作。在PC板生产批次中，电阻比将得到很好的控制。

放大器U1上拉U2的Adjust引脚，提高I/O稳压器的输出电压，直到两个稳压器之间建立适当的电流比。当检测电阻两端的压降相等时，满足此条件。稳压器电流与检测电阻值成反比，因此与电阻走线长度成反比。如果需要不同的电流比，只需根据给定的公式重新计算走线长度即可。满载时电阻两端的压降约为25mV。当然，如果需要，也可以使用分立电阻，但与PCB走线相比，它们的成本相当高。

非理想元件将转化为均流比误差。如图所示的元件中，导致均流误差的最大因素是误差放大器失调电压。经济型 LT1006CS8 （最大值为 400μV） 的极低失调确保了仅 1.6% 的最差情况份额误差。如果使用 LT1006 的通孔版本，则此误差会下降五倍。使用该运算放大器可以进一步降低检测电阻的值。

如果用户应升级到 P55C，E3 现在已接地。这将关闭 Q2，允许 Q1 和 Q3 打开。Q1 使 LT1580 的部分反馈分压器短路，从而将其输出降低至 2.500V。Q3将U1的同相输入拉低，迫使运算放大器输出接地。D1现在反向偏置，有效地断开运算放大器与电路的连接，导致I/O稳压器的输出降至3.3V。电阻R11在为P2供电时拉起D54的阴极，使二极管漏电流不会导致均流误差。

LT1580 允许远程检测 CPU 上的负载电压。此外，通过在检测线路中插入一个低值电阻，会引入一个小的有意负载调节误差，可以看出，这将降低稳压器的峰峰值瞬态响应。稳压误差在负载上得到了很好的控制，与任何走线电阻或寄生效应无关。该技术可减少控制内核电压瞬变所需的输出电容量。

结论

使用少量低成本组件，可以消除对可更换电源模块的需求，并且仍然满足将微处理器升级到改进技术的愿望。此外，该解决方案可实现“防白痴”设计，防止施加不适当的电源电压，从而损坏昂贵的CPU。

设计方程式：

假设 VS约25mV，

1oz铜厚度为0.0036cm

2oz铜厚度为0.0071cm

对于 1oz 铜 PC 板，请使用 0.127cm （0.050“） 宽走线

对于 2oz 铜 PC 板，请使用 0.064cm （0.025“） 宽走线

其中 L 是以厘米为单位的迹线长度

R 是所需的电阻

RS是铜的比电阻率：1.72μΩ cm

t 是 PC 板的铜厚度，单位为 cm

审核编辑：郭婷