RT3624LE：满足IMVP9.1需求的双路PWM控制器

在电子设备的电源管理领域，一款性能出色的控制器对于保障设备稳定运行至关重要。Richtek的RT3624LE双路PWM控制器就是这样一款值得关注的产品，它专为满足Intel IMVP9.1 CPU核心电源供应需求而设计，下面我们就来详细了解一下它。

文件下载：DS3624LE-00.pdf

一、产品概述

RT3624LE是一款同步降压控制器，支持2个输出轨，能够完全满足Intel IMVP9.1的要求。它采用了Richtek专有的 (G - NAVP ^{TM})（Green Native AVP）拓扑，这种拓扑基于误差放大器的有限直流增益和电流模式控制，使得设置下垂率以满足所有Intel CPU的AVP（自适应电压定位）要求变得轻松。同时，基于 (G - NAVP ^{TM}) 拓扑，RT3624LE具备新一代快速响应机制（自适应快速响应，AQR），可在负载瞬变期间优化AVP性能并减少输出电容。此外，它还集成了高精度ADC，用于平台和功能设置，如ICCMAX、开关频率或AQR触发级别。

二、应用领域

• IMVP9.1 Intel GTUS/VCCSA电源：为满足Intel IMVP9.1标准的CPU提供稳定的电源供应。
• 台式机和笔记本电脑：在电脑的电源管理系统中发挥重要作用。
• AVP降压转换器：实现自适应电压定位的降压转换功能。

三、产品特性

3.1 兼容性与拓扑

• 符合Intel IMVP9.1标准：确保与Intel相关CPU的良好兼容性。
• 4/3/2/1相（GTUS VR） + 2/1相（VCCSA VR）PWM控制器：灵活的相数配置，满足不同的应用需求。
• (G - NAVP ^{TM}) 拓扑：提供高直流精度和快速瞬态响应。

3.2 高精度与控制

• 0.5% DAC精度：保证输出电压的准确性。
• 差分远程电压感应：消除PCB走线、CPU内部电源路径和插座触点上的电压降影响。
• 内置ADC：用于平台编程和报告，方便进行各种设置和数据监测。

3.3 性能优化

• 准确的电流平衡：确保各相电流分配均匀。
• 轻载条件下的二极管仿真模式：提高轻载效率。
• 快速瞬态响应（AQR）：优化负载瞬变时的性能。

3.4 保护与指示

• VR Ready指示器：指示VR是否准备就绪。
• OVP、OCP、UVP带标志：提供过压、过流、欠压保护，并带有状态标志。
• 开关频率设置：可根据需求调整开关频率。

3.5 其他特性

• DVID增强：改善动态VID转换时的性能。
• 声学噪声抑制：减少MLCC产生的声学噪声。
• 零负载线：输出电压仅由VID决定，不随负载电流变化。
• 支持相倍增器RT9637：可实现GTUS轨最多6相运行。
• 支持SPS应用：增加应用的灵活性。
• 焊接良好检测：方便检测焊接质量。
• 小尺寸52引脚WQFN封装：节省PCB空间。

四、工作原理

4.1 (G - NAVP ^{TM}) 控制模式

RT3624LE采用 (G - NAVP ^{TM}) 拓扑，基于电流模式恒定导通时间控制，结合误差放大器的有限直流增益和直流偏移消除。当感应电流信号达到感应电压信号时，产生PWM脉冲实现环路调制，可轻松实现负载线设计，提供高直流精度和快速瞬态响应。

4.2 各功能模块

• SVID接口/控制逻辑/配置寄存器：SVID接口与CPU进行信号收发，控制逻辑执行命令并控制VR，配置寄存器包含功能设置和CPU所需寄存器。
• IMON滤波器：通过模拟低通滤波器对电流信号进行平均，输出IMONAVG用于电流报告。
• MUX和ADC：MUX支持多个输入，ADC将模拟信号转换为数字代码用于报告或功能设置。
• UVLO：检测VCC电压，当VCC超过阈值时，控制器发出POR = 高并等待VRON，两者都准备好后控制器启用。
• 环路控制/保护逻辑：控制电源的开启/关闭顺序、保护、电源状态转换和PWM顺序。
• DAC：根据控制逻辑发送的VID代码生成参考VID电压。
• ERROR AMP：对输出电压和VID的差值进行反相放大，输出信号用于PWM触发。
• PER CSGM和SUM CSGM：分别用于感应每相电感电流和总电感电流，输出用于环路响应、电流平衡、过流保护等。
• RAMP：帮助环路稳定和瞬态响应。
• PWM CMP：比较COMP信号和基于RAMP的总电流信号以触发PWM。
• 偏移消除：基于VID、COMP电压和SUM CSGM的电流信号准确控制输出电压。
• 电流平衡：比较每相电流感应信号和平均电流，调整各相PWM宽度以优化电流和热平衡。
• 零电流检测：检测每相电流是否过零，用于DEM节能和过冲抑制。
• AQR/ANTIOVS：AQR检测负载上升沿，允许所有PWM开启；ANTIOVS检测负载下降沿，强制所有PWM处于三态直到检测到零电流。

五、电气特性

5.1 绝对最大额定值

包括VIN/VSYS到GND、VCC到GND等引脚的电压范围，以及功率耗散、封装热阻、引脚温度、结温、存储温度范围和ESD敏感性等参数，使用时需确保不超过这些额定值，以免损坏器件。

5.2 推荐工作条件

规定了VIN/VSYS到GND、电源输入电压VCC和结温范围，在这些条件下使用可保证器件正常工作。

5.3 电气参数

涵盖了电源输入、EA放大器、电流感应放大器、TON设置、保护、VRON和VR_READY、串行VID和VR_HOT、ANS_EN、VREF、ADC等方面的参数，这些参数是设计和使用RT3624LE的重要依据。

六、应用信息

6.1 上电顺序

为确保电源供应充足，当VCC电压低于4.2V（最大）时，VR触发UVLO保护，关闭控制器并强制高低侧MOSFET关断。当 (VCC > 4.45 ~V)（最大）时，RT3624LE发出POR = 高并等待VRON信号，两者都满足条件后，控制器上电并进行内部设置。

6.2 最大有效相数设置

有效相数由ISENxN电压决定，在芯片使能上升沿（VRON = H且 (VCC > 4.45 ~V)）进行检测。通过将ISENxN引脚拉至VCC可设置不同的相数。

6.3 轨禁用

通过将ISEN1N拉至VCC可禁用GTUS轨，将ISENA1N拉至VCC可禁用VCCSA轨，将PSYS引脚拉至（VCC – 0.5V）可禁用输入电源域轨。

6.4 声学噪声抑制

RT3624LE支持声学噪声抑制功能，通过将ANS引脚拉至VCC启用该功能，可减少MLCC因压电效应产生的声学噪声。

6.5 PIN - SETTING机制

通过SETx和TSEN引脚可进行多种参数设置，采用两步PIN - SETTING机制以最大化IC引脚利用率。用户可根据所需功能设置组合查找相应的Vdivider或VIXR，然后计算SETx外部电阻。

6.6 热监测和指示

TSEN引脚具有PIN - SETTING和热监测两种功能，上电后有PIN - SETTING、预热感应和热感应三种模式。通过监测TSEN引脚电压可报告温度区域寄存器，当电压低于1.105V时，VR_HOT被拉低以指示热警报。

6.7 系统输入电源监测（PSYS）

RT3624LE提供PSYS功能，可监测平台系统总功率并通过SVID接口报告给CPU。

6.8 系统输入电压监测（VSYS）

可选的VSYS功能可监测系统输入电压，阈值可通过SVID接口设置，当输入电压低于临界阈值时，控制器断言 (VR HOT)。

6.9 零负载线

RT3624LE支持零负载线功能，采用AC - droop有效抑制负载瞬变回振并控制过冲。

6.10 每相电流感应

采用电感DCR电流感应获取每相电流信号，外部低通滤波器 (Rx1) 和 (Cx) 需与电感的DCR时间常数匹配，以确保良好的瞬态性能和电流报告。

6.11 总电流感应/ICCMAX设置/电流监测

采用专利的总电流感应方法，只需一个NTC电阻进行热补偿。所有相电流信号汇总到IMON引脚并转换为电压信号VIMON，用于输出电流报告、负载线环路控制和总和过流保护。

6.12 负载线设置（RLL）

输出电压负载线（自适应电压定位）用于节能和减少输出电容，RLL可通过Ai和 (REA2) 进行编程。

6.13 动态VID（DVID）补偿

在DVID转换期间，RT3624LE提供DVID补偿功能，通过内部电流IDVIDLIFT从FB引脚内部吸收电流产生补偿，补偿幅度可通过 (R{EA 1}) 调整。

6.14 补偿器设计

可采用简单的I型补偿器（一个极点，一个零点）在 (G - NAVP ^{TM}) 拓扑中微调ACLL性能。

6.15 差分远程感应设置

VR提供差分远程感应输入，消除PCB走线、CPU内部电源路径和插座触点上的电压降影响，确保在远程CPU侧提供准确的电压。

6.16 开关频率设置

RT3624LE的 (G - NAVP ^{TM}) 拓扑是一种电流模式恒定导通时间控制，通过设置kTON参数设计TON宽度，从而实现恒定开关频率操作。

6.17 自适应快速响应（AQR）

通过检测输出电压下降斜率，当斜率超过AQR阈值时，所有PWM开启53.3%的TON时间，AQR阈值可通过PIN - SETTING设置。

6.18 过冲抑制（ANTI - OVS）

检测与输出电压相关的信号，当过冲超过设定的触发级别时，所有PWM保持三态直到检测到零电流或VSEN恢复正常，以抑制输出电压过冲。

6.19 ACLL性能增强

通过在负载边缘施加正偏移来改善欠冲，检测COMP信号并与稳态比较，当VCOMP变化超过阈值时，向输出电压添加额外的正偏移。

6.20 过流保护（OCP）

具有总和OCP机制，阈值根据不同的ICCMAX和PS状态定义。当电感电流超过总和OCP阈值持续40µs时，控制器取消断言VR_READY并将PWM锁定在三态。

6.21 过压保护（OVP）

OVP阈值与VID相关，当OVP触发时，控制器取消断言VR_READY并强制所有PWM低电平以开启低侧功率MOSFET。

6.22 欠压保护

当输出电压低于VID - 650mV且经过3µs滤波时间时，UVP触发，所有PWM处于三态以关闭高低侧功率MOSFET。

七、热考虑

为避免器件永久损坏，结温不应超过绝对最大结温TJ(MAX)。最大允许功率耗散取决于IC封装的热阻、PCB布局、周围气流速率以及结温和环境温度的差值。可根据公式 (PD(MAX) = (T{J}(MAX) - T{A}) / theta_{J A}) 计算最大功率耗散。

八、外形尺寸和封装信息

文档提供了RT3624LE的外形尺寸和引脚信息，包括各引脚的功能描述、封装类型和引脚配置等，方便工程师进行PCB设计和布局。

RT3624LE以其丰富的功能、出色的性能和灵活的配置，为电子工程师在电源管理设计中提供了一个优秀的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体需求，结合上述特性和工作原理，合理设计电路，以充分发挥RT3624LE的优势。你在使用RT3624LE过程中遇到过哪些问题呢？又有哪些独特的应用经验可以分享呢？欢迎在评论区留言交流。