ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板：高性能主板電源控制解決方案

在當(dāng)今高性能臺式PC架構(gòu)中，對電源解決方案的要求越來越高，不僅需要更高的集成度，還需要降低系統(tǒng)級成本。Intersil的ISL6523和ISL6524控制器就是為滿足這些需求而設(shè)計的。本文將詳細介紹基于這兩款控制器的ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板，幫助電子工程師更好地了解和使用它們。

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一、ISL6523和ISL6524控制器概述

ISL6523和ISL6524是復(fù)雜的控制器，它們將開關(guān)調(diào)節(jié)器和線性控制器集成在一個封裝中。ISL6523集成了兩個開關(guān)調(diào)節(jié)器和兩個線性控制器，而ISL6524集成了一個開關(guān)調(diào)節(jié)器和三個線性控制器。這些控制器采用電壓模式控制架構(gòu)，通過高增益帶寬積誤差放大器、高精度參考和連續(xù)自適應(yīng)直通保護，確保了高電路性能。同時，它們還提供了過流、過壓保護以及故障狀態(tài)信號和/或關(guān)機等功能，非常適合微處理器點負載電源解決方案。

二、評估板功能與輸出

ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板提供了4路輸出調(diào)節(jié)器解決方案，旨在為微處理器核心（1.05V - 1.825V）、AGTL + 通信總線（1.2V）、4X AGP視頻（1.5V）和ICH/MCH芯片組核心（1.8V）供電。

不過需要注意的是，評估板并非設(shè)計用于長時間支持超過15A的連續(xù)VCORE輸出電流。當(dāng)測試VOUT1輸出電流超過15A時，應(yīng)將導(dǎo)通時間限制在2分鐘以內(nèi)，然后關(guān)閉至少4分鐘。

三、評估板設(shè)置

（一）電源選擇

評估板主要設(shè)計為通過ATX電源供電，但也可以使用標(biāo)準實驗室電源。使用實驗室電源時，需要將5V、16A電源連接到+5VIN輸入，3.3V、6A電源連接到+3.3VIN輸入，+12V、100mA電源連接到+12VIN輸入，并使用小跳線將+5VIN和+5VSB輸入連接起來。使用ATX電源時，只需將20針ATX連接器連接到板上的J1配對連接器即可。

（二）開關(guān)設(shè)置

1. 電源開關(guān)：確?！癆TX ON”（SW2）開關(guān)處于關(guān)閉位置（杠桿遠離“ATX ON”標(biāo)記）。
2. 核心電壓設(shè)置：通過SW1和片上D/A轉(zhuǎn)換器，根據(jù)IC數(shù)據(jù)手冊中的對應(yīng)表格設(shè)置VCORE（VOUT1）輸出的電壓。

四、評估板操作

（一）供電

如果使用實驗室電源，打開電源；如果使用ATX電源，將其插入市電并打開AC開關(guān)。“ATX OFF” LED應(yīng)亮起，表示板上有5V待機電源。打開“ATX ON”開關(guān)后，“ATX OFF” LED應(yīng)熄滅，隨后“VTT PGOOD”、“POWER GOOD”和“ATX PGOOD” LED應(yīng)亮起，表示所有輸出和ATX電源提供的輸入電壓正常。

（二）波形和輸出質(zhì)量檢查

在施加偏置電壓后，評估板會立即啟動?？梢允褂?a target="_blank">示波器或其他實驗室設(shè)備研究在各種負載條件下受控電壓的上升和調(diào)節(jié)情況。為了獲得最大的通用性，建議使用可編程電子負載。

（三）故障處理

當(dāng)出現(xiàn)故障情況（線性輸出欠壓或開關(guān)輸出過流）時，整個IC會關(guān)閉并嘗試重新啟動。如果任何輸出連續(xù)出現(xiàn)三次故障情況（VOUT4，1.8V輸出出現(xiàn)一次故障），芯片將鎖定關(guān)閉。

五、參考設(shè)計

（一）電路板設(shè)計

評估板采用2盎司、4層印刷電路板。大部分特定于評估板的組件（在實際計算機應(yīng)用中不需要的組件）位于板的底部，而用于示例典型應(yīng)用的組件以及用戶界面（輸入/輸出端子、測試點、開關(guān)等）位于板的頂部。

（二）VOUT1調(diào)節(jié)

核心調(diào)節(jié)器（VOUT1）設(shè)計符合特定的調(diào)節(jié)范圍。在DAC設(shè)置為1.750V的調(diào)節(jié)點時，輸出電壓符合規(guī)定的調(diào)節(jié)限制。雖然下垂（輕載電壓與重載電壓之間的差異）與DAC設(shè)置無關(guān)，但偏移會呈現(xiàn)比例依賴關(guān)系。

（三）設(shè)計范圍

評估板設(shè)計滿足表1中描述的最大輸出負載。動態(tài)輸出容差和電流額定值可以通過適當(dāng)選擇ISL6523或ISL6524外部的組件來調(diào)整。從熱性能角度來看，不要在超過設(shè)計范圍的輸出電流水平下長時間運行評估板。

六、性能測試

（一）軟啟動啟動

以ISL6524EVAL1為例，在啟動過程中，1.8VMCH輸出首先開始上升，隨后1.2VVTT輸出開始上升，最后VCORE和1.5VAGP輸出上升，直到所有輸出都在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

（二）電源良好操作

ISL6523和ISL6524輸出兩個PGOOD指示燈。VTTPG在1.2VVTT輸出超過1.08V（90%）時保持高電平，PGOOD在VCORE在電源良好限制范圍內(nèi)（±10%）、所有線性輸出高于欠壓（UV）閾值且VTTPG也為高電平時為高電平。

（三）瞬態(tài)響應(yīng)

評估板在瞬態(tài)響應(yīng)測試中，根據(jù)表2的負載情況進行測試，記錄每個輸出的響應(yīng)。結(jié)果表明，評估板在不同負載變化下能夠保持較好的輸出穩(wěn)定性。

（四）輸出短路保護

當(dāng)開關(guān)輸出過流或線性輸出欠壓時，整個芯片會關(guān)閉。芯片有兩個獨立的故障計數(shù)器，當(dāng)輸出1或3連續(xù)出現(xiàn)三次故障事件，或輸出2連續(xù)出現(xiàn)三次故障事件時，芯片將鎖定關(guān)閉。

（五）開關(guān)調(diào)節(jié)器效率

在僅加載開關(guān)部分（VCORE）的情況下，ISL6524EVAL1評估板的轉(zhuǎn)換效率如圖7所示。測量在室溫下進行，線性輸出開路，空氣流量為100 LFM。

七、評估板修改

（一）輸出電壓調(diào)整

ISL6523和ISL6524控制的所有線性輸出可以通過連接VSEN引腳到各自輸出的電阻分壓器進行調(diào)整。在調(diào)整線性調(diào)節(jié)器的輸出電壓時，應(yīng)注意數(shù)據(jù)手冊中推薦的電阻值選擇指南。為了最小化與內(nèi)部電阻分壓器的直流設(shè)置點干擾，建議外部電阻分壓器組件的并聯(lián)組合保持在2kΩ至5kΩ以下。此外，ISL6524可以通過接地FIX引腳繞過內(nèi)部電阻分壓器。

（二）雙處理器GTL VTT和通用AGP支持

由于兩個IC的輸出電壓是固定的，需要實現(xiàn)一個外部電路來幫助在兩個輸出電壓設(shè)置之間切換給定輸出。推薦的雙處理器GTL VTT和通用AGP支持電路如圖8和圖9所示。

（三）提高輸出電壓容差

提高輸出電壓容差的關(guān)鍵是識別影響它的參數(shù)，并采取措施進行改進。對于AC容差，可以使用低ESR/ESL輸出電容器（如表面貼裝鉭電容器）和/或增加陶瓷電容器來減少輸出電壓波形中的高dV/dt尖峰。對于DC容差，可以使用精密電阻來提高DC反饋路徑的精度。

（四）VRM8.5合規(guī)性

為了使評估板符合VRM8.5標(biāo)準，需要在VOUT1輸出并聯(lián)一個額外的電容器，并在C1并聯(lián)一個額外的輸入電容器。不過，符合這些標(biāo)準并不直接依賴于特定的電容器技術(shù)，可以使用不同供應(yīng)商的電容器來滿足輸出調(diào)節(jié)要求。

八、總結(jié)

ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板為奔騰3后期計算機系統(tǒng)提供了高度集成的系統(tǒng)電源控制解決方案。典型的實現(xiàn)只需要最少的努力和少量的外部組件，同時提供了一系列標(biāo)準功能。電子工程師在使用這些評估板時，應(yīng)根據(jù)實際需求進行合理的設(shè)置和調(diào)整，以充分發(fā)揮其性能。你在使用這類評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。