ISL62883/ISL62883B：IMVP - 6.5?移動(dòng)CPU多相PWM調(diào)節(jié)器的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理一直是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。對(duì)于移動(dòng)CPU的電源供應(yīng)，需要高性能、高效率且穩(wěn)定的調(diào)節(jié)器。ISL62883和ISL62883B多相PWM調(diào)節(jié)器就是這樣的優(yōu)秀解決方案，下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下。

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產(chǎn)品概述

ISL62883是一款用于微處理器核心電源的多相PWM降壓調(diào)節(jié)器，適用于IMVP - 6.5?移動(dòng)CPU。它采用交錯(cuò)相位技術(shù)，可降低總輸出電壓紋波，每個(gè)相位承擔(dān)部分總負(fù)載電流，進(jìn)而帶來(lái)更好的系統(tǒng)性能、出色的熱管理、更低的組件成本、減少的功耗以及更小的實(shí)現(xiàn)面積。

它集成了兩個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器，并搭配一個(gè)外部柵極驅(qū)動(dòng)器，從而提供完整的解決方案。其PWM調(diào)制器基于Intersil的Robust Ripple Regulator (R3) technology?，與傳統(tǒng)調(diào)制器相比，R3?調(diào)制器在負(fù)載瞬變期間可命令可變開(kāi)關(guān)頻率，實(shí)現(xiàn)更快的瞬態(tài)響應(yīng)，且在輕載時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率，提高調(diào)節(jié)器效率。

ISL62883B功能與ISL62883相同，只是封裝不同。

關(guān)鍵特性

精準(zhǔn)電壓調(diào)節(jié)

具有0.5%的系統(tǒng)過(guò)溫精度和增強(qiáng)的負(fù)載線精度，能為微處理器提供穩(wěn)定的核心電壓。

靈活的電壓識(shí)別

支持7位VID輸入，電壓范圍從0.300V到1.500V，步長(zhǎng)為12.5mV，還支持動(dòng)態(tài)VID更改。

多樣的電流感測(cè)方法

支持無(wú)損電感DCR電流感測(cè)和精密電阻電流感測(cè)，可根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇。

優(yōu)秀的抗干擾與瞬態(tài)響應(yīng)

具備出色的噪聲抗擾性和瞬態(tài)響應(yīng)能力，確保系統(tǒng)在各種工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

全面的監(jiān)測(cè)功能

提供電流監(jiān)測(cè)和熱監(jiān)測(cè)功能，方便工程師實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)狀態(tài)。

高效的全負(fù)載范圍性能

在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都能保持較高的效率，降低功耗。

可編程的相數(shù)配置

支持1、2或3相操作，可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行靈活配置。

其他特性

包括自適應(yīng)體二極管導(dǎo)通時(shí)間減少、用戶可選的過(guò)沖減少功能等，進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。

引腳配置與功能

ISL62883和ISL62883B有其特定的引腳配置和功能。例如，GND為IC的信號(hào)公共端；PGOOD為電源良好的開(kāi)漏輸出，指示調(diào)節(jié)器何時(shí)能夠提供穩(wěn)壓；PSI#為低負(fù)載電流指示輸入等。每個(gè)引腳都有其獨(dú)特的作用，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)需求合理連接和使用這些引腳。

工作原理

多相R3?調(diào)制器

ISL62883采用Intersil專利的R3?調(diào)制器，結(jié)合了固定頻率PWM和滯環(huán)PWM的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了它們的許多缺點(diǎn)。在IC內(nèi)部，調(diào)制器利用主時(shí)鐘電路為從電路生成時(shí)鐘信號(hào)。主時(shí)鐘信號(hào)根據(jù)相數(shù)配置分配到各個(gè)相位，各從電路有自己的紋波電容，其電壓模擬電感紋波電流。這種設(shè)計(jì)使得ISL62883在穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)操作中都能實(shí)現(xiàn)出色的電流平衡。

二極管仿真和周期拉伸

ISL62883可在二極管仿真（DE）模式下工作，以提高輕載效率。在DE模式下，低側(cè)MOSFET在電流從源極流向漏極時(shí)導(dǎo)通，防止反向電流，模擬二極管的行為。當(dāng)負(fù)載電流較輕時(shí)，調(diào)節(jié)器進(jìn)入不連續(xù)傳導(dǎo)模式（DCM），通過(guò)周期拉伸減少開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)一步提高輕載效率。

啟動(dòng)時(shí)序

當(dāng)控制器的VDD電壓高于POR閾值，且VR_ON超過(guò)3.3V邏輯高閾值時(shí)，啟動(dòng)序列開(kāi)始。ISL62883采用數(shù)字軟啟動(dòng)，以約2.5mV/μs的速率將DAC斜坡上升到1.1V的啟動(dòng)電壓。當(dāng)輸出電壓在13個(gè)PWM周期內(nèi)達(dá)到啟動(dòng)電壓的10%時(shí)，CLK_EN#被拉低，DAC以5mV/μs的速率上升到VID引腳設(shè)置的電壓，約7ms后PGOOD被置高。

保護(hù)功能

過(guò)流保護(hù)

通過(guò)比較下垂電流Idroop的平均值與內(nèi)部電流源閾值來(lái)確定過(guò)流保護(hù)（OCP）。當(dāng)Idroop超過(guò)閾值120μs時(shí)，宣布OCP?？赏ㄟ^(guò)COMP引腳到GND的電阻Rcomp設(shè)置OCP電流源閾值。

電流平衡保護(hù)

通過(guò)監(jiān)測(cè)ISEN引腳電壓來(lái)確定電流平衡保護(hù)。如果ISEN引腳電壓差在1ms內(nèi)大于9mV，控制器將宣布故障并鎖定。

欠壓保護(hù)

如果輸出電壓比VID設(shè)置值低300mV或更多，持續(xù)1ms，ISL62883將宣布欠壓（UV）故障并鎖定。

過(guò)壓保護(hù)

有兩級(jí)過(guò)壓保護(hù)。第一級(jí)，如果輸出電壓超過(guò)VID設(shè)置值200mV，持續(xù)1ms，ISL62883將宣布故障并使PGOOD失效；第二級(jí)，如果輸出電壓超過(guò)1.55V，立即宣布OV故障，使PGOOD失效，并開(kāi)啟低側(cè)功率MOSFET，直到輸出電壓降至0.85V以下。

過(guò)熱保護(hù)

當(dāng)NTC引腳電壓低于1.18V的過(guò)熱閾值時(shí)，VR_TT#引腳被拉低，指示系統(tǒng)需要進(jìn)行熱節(jié)流。

關(guān)鍵組件選擇

RBIAS電阻

使用從RBIAS引腳到GND的電阻（建議公差為1%或更好）來(lái)建立IC內(nèi)部的高精度參考電流源。使用RBIAS = 47kΩ可啟用過(guò)沖減少功能，使用RBIAS = 147kΩ可禁用該功能。

R - C網(wǎng)絡(luò)

ISL62883需要在ISUM+和ISUM - 引腳之間使用Ris - Cis網(wǎng)絡(luò)來(lái)穩(wěn)定下垂放大器，推薦值為Ris = 82.5Ω，Cis = 0.01μF。

電感DCR電流感測(cè)網(wǎng)絡(luò)

對(duì)于電感DCR電流感測(cè)，需要合理選擇Rsum、Rntcs、Rp和Rntc等參數(shù)，以確保VCn能代表電感總直流電流，并通過(guò)調(diào)整Cn的值來(lái)匹配電感時(shí)間常數(shù)，實(shí)現(xiàn)良好的瞬態(tài)響應(yīng)。

電阻電流感測(cè)網(wǎng)絡(luò)

在電阻電流感測(cè)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)電感都有一個(gè)串聯(lián)的電流感測(cè)電阻Rsen，Rsum和Cn形成濾波器用于噪聲衰減，推薦值為Rsum = 1kΩ，Cn = 5600pF。

布局指南

在PCB布局時(shí)，需要考慮各個(gè)引腳的布局要求。例如，EP GND需要?jiǎng)?chuàng)建模擬接地平面，避免功率接地平面與模擬接地平面重疊；NTC熱敏電阻需要放置在靠近被監(jiān)測(cè)的熱源處；電流感測(cè)電路需要靠近控制器等。合理的布局可以減少干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。

典型性能

文檔中給出了ISL62883在不同相數(shù)配置、不同輸入電壓和負(fù)載電流下的效率和負(fù)載線性能曲線，以及軟啟動(dòng)、關(guān)機(jī)、CLK_EN#延遲等測(cè)試波形。這些數(shù)據(jù)可以幫助工程師更好地了解該調(diào)節(jié)器在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)，為設(shè)計(jì)提供參考。

ISL62883和ISL62883B多相PWM調(diào)節(jié)器具有豐富的功能和出色的性能，在移動(dòng)CPU電源管理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體需求，合理選擇組件、配置參數(shù)和進(jìn)行布局，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源供應(yīng)。你在使用這款調(diào)節(jié)器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。