嵌入式ACPI兼容DDR電源生成方案：ISL6532A的應(yīng)用與評(píng)估

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，DDR內(nèi)存系統(tǒng)的電源管理至關(guān)重要。ISL6532A為雙通道DDRI和DDRII內(nèi)存系統(tǒng)提供了完整的ACPI兼容電源解決方案。今天，我們就來(lái)深入探討一下ISL6532A以及其評(píng)估板ISL6532AEVAL1的相關(guān)內(nèi)容。

文件下載：ISL6532AEVAL1.pdf

1. ISL6532A芯片特性

ISL6532A集成了同步降壓控制器和LDO，能夠在S0/S1（運(yùn)行）狀態(tài)下為VDDQ提供高電流，在S3（掛起到內(nèi)存）狀態(tài)下提供待機(jī)電流。在運(yùn)行模式下，一個(gè)完全集成的灌源調(diào)節(jié)器可生成精確的（VDDQ/2）高電流VTT電壓，同時(shí)還提供VDDQ/2參考的緩沖版本作為VREF。此外，它還具備VDDQ過(guò)流保護(hù)和用于產(chǎn)生1.5V視頻和核心電壓的內(nèi)部LDO控制器。芯片包含高性能誤差放大器、高精度參考、內(nèi)部50%跟蹤參考、固定250kHz內(nèi)部振蕩器等，采用28引腳6x6mm QFN封裝。

2. 參考設(shè)計(jì) - ISL6532AEVAL1評(píng)估板

ISL6532AEVAL1評(píng)估板展示了ISL6532A在嵌入式DDR DRAM內(nèi)存電源應(yīng)用中的操作。VDDQ電源設(shè)計(jì)為在最大負(fù)載20A時(shí)提供2.5V，VTT終端電源將以50%的比例跟蹤VDDQ電源，同時(shí)能夠源出或吸收電流。LDO設(shè)計(jì)用于提供1.5V AGP核心電壓。評(píng)估板的原理圖、物料清單和電路板布局可在附錄中找到。

3. 快速啟動(dòng)評(píng)估

評(píng)估板開(kāi)箱即用，支持使用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備或ATX電源進(jìn)行測(cè)試。三個(gè)輸出都可以通過(guò)外部負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，VppQ和VTT調(diào)節(jié)器能夠源出或吸收電流，而AGP線性調(diào)節(jié)器只能源出電流。

• 輔助電源接口：如果沒(méi)有ATX電源，板上有輔助電源接口可引入電源；若使用ATX電源，這些接口可用于監(jiān)測(cè)ATX電源提供的電壓。
• 負(fù)載連接和監(jiān)測(cè)：每個(gè)穩(wěn)壓輸出軌都有接口用于加載負(fù)載和/或監(jiān)測(cè)電壓，還有十個(gè)單獨(dú)標(biāo)記的探測(cè)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)師提供感興趣信號(hào)的開(kāi)爾文連接。
• ACPI信號(hào)模擬：板上有三個(gè)開(kāi)關(guān)用于模擬ACPI信號(hào)。ATX開(kāi)關(guān)可啟用或禁用ATX電源，另外兩個(gè)開(kāi)關(guān)可向ISL6532A發(fā)送S5或S3信號(hào)。

4. 推薦測(cè)試設(shè)備

為了全面測(cè)試ISL6532A的功能，建議使用以下設(shè)備：

• 一個(gè)ATX電源（最小160W配置）
• 三個(gè)電子負(fù)載
• 帶探頭的四通道示波器
• 精密數(shù)字萬(wàn)用表

如果使用單獨(dú)的電源代替ATX電源，5V電源應(yīng)能夠提供15A的連續(xù)電流，5VSBY軌的電源應(yīng)能夠提供高達(dá)1A的電流，12V電源應(yīng)能夠提供至少1A的連續(xù)電流。

5. 電源和負(fù)載連接

5.1 輸入電壓連接

將ATX電源的20針連接器插入評(píng)估板的20針插座J1。如果使用實(shí)驗(yàn)室電源，將5V電源連接到VCC5和5VSBY接口，將12V電源連接到12V接口，并將所有電源的接地引線連接到每個(gè)電源接口左側(cè)對(duì)應(yīng)的GND接口。

5.2 負(fù)載連接

• VDDQ負(fù)載：將第一個(gè)電子負(fù)載的正極端子連接到VDDQ接口，返回端子連接到對(duì)應(yīng)的GND接口。
• VTT - 源出電流測(cè)試：測(cè)試VTT調(diào)節(jié)器源出電流時(shí)，將第二個(gè)電子負(fù)載的正極端子連接到VTT接口，返回端子連接到對(duì)應(yīng)的GND接口。
• VTT - 吸收電流測(cè)試：測(cè)試VTT調(diào)節(jié)器吸收電流時(shí)，將第二個(gè)電子負(fù)載的正極端子連接到VDDQ接口，返回端子連接到VTT接口，注意負(fù)載的返回端子必須浮空。
• VAGP負(fù)載：將第三個(gè)電子負(fù)載的正極端子連接到1.5VAGP接口，返回端子連接到對(duì)應(yīng)的GND接口。

6. 待機(jī)3.3V生成

ISL6532AEVAL1設(shè)計(jì)為從5VSBY輸入生成3.3VSBY軌，該軌在系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)時(shí)用作待機(jī)LDO的輸入。

7. 電源啟動(dòng)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換

當(dāng)系統(tǒng)處于活動(dòng)或睡眠狀態(tài)時(shí)，如果ATX開(kāi)關(guān)切換到OFF，ISL6532A將恢復(fù)到S3（睡眠）狀態(tài)。當(dāng)S3或S5開(kāi)關(guān)從ACTIVE切換到相應(yīng)的睡眠狀態(tài)時(shí)，評(píng)估板上的電路將強(qiáng)制ATX電源關(guān)閉。

7.1 初始電源啟動(dòng) - 冷啟動(dòng)

有兩種方法可以在ISL6532AEVAL1上啟動(dòng)冷啟動(dòng)：

• 在給ATX電源供電之前，將S5和S3開(kāi)關(guān)撥到“ACTIVE”，ATX開(kāi)關(guān)撥到“OFF”，給ATX電源供電后，將ATX開(kāi)關(guān)撥到“ON”即可冷啟動(dòng)。
• 系統(tǒng)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，ATX開(kāi)關(guān)“ON”，S3開(kāi)關(guān)“ACTIVE”，S5開(kāi)關(guān)處于“S5”，將S5開(kāi)關(guān)撥到“ACTIVE”，系統(tǒng)將冷啟動(dòng)。

7.2 活動(dòng)到睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換

在從活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到睡眠狀態(tài)時(shí)，必須將VDDQ軌上的負(fù)載降低到待機(jī)LDO能夠支持的水平，否則VDDQ電壓將崩潰。

7.3 睡眠到活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換

一旦PGOOD信號(hào)被斷言，VDDQ軌就可以加載超過(guò)待機(jī)LDO的S3負(fù)載限制。

7.4 關(guān)機(jī)到活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換

按照表1中的開(kāi)關(guān)位置設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)從關(guān)機(jī)到活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

8. 性能測(cè)試

8.1 VDDQ紋波電壓

通過(guò)測(cè)試可觀察到VDDQ輸出上的紋波電壓。

8.2 瞬態(tài)性能

在活動(dòng)（S0）狀態(tài)下，對(duì)輸出施加各種瞬態(tài)負(fù)載時(shí)，可觀察到VDDQ、VTT和1.5V AGP軌的響應(yīng)。

8.3 效率

在活動(dòng)（S0）狀態(tài)下，可觀察到VDDQ調(diào)節(jié)器的效率，由于其他穩(wěn)壓輸出均通過(guò)線性調(diào)節(jié)獲得，其效率未展示。

9. 評(píng)估板定制

設(shè)計(jì)師可以根據(jù)不同需求對(duì)ISL6532AEVAL1評(píng)估板進(jìn)行多種修改，例如：

• 更改輸入和輸出電感器L1和L2
• 調(diào)整任何一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入和輸出電容
• 通過(guò)OCSET電阻R7編程過(guò)流觸發(fā)點(diǎn)
• 改變C19的值，調(diào)整VTT軌從睡眠到活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的軟啟動(dòng)曲線
• 評(píng)估板上的所有MOSFET焊盤允許使用SO8或PowerPak封裝的MOSFET
• 可以通過(guò)短接3.3VSBY LDO Ux1的引腳2和3來(lái)繞過(guò)它，在睡眠狀態(tài)下為VDDQ待機(jī)LDO提供5V，使負(fù)載增加100mA

10. 總結(jié)

ISL6532AEVAL1是一個(gè)多功能的平臺(tái)，使設(shè)計(jì)師能夠全面了解ISL6532A在DDR內(nèi)存系統(tǒng)中的功能。同時(shí)，該評(píng)估板具有足夠的靈活性，允許設(shè)計(jì)師根據(jù)不同需求進(jìn)行修改。大家在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體情況對(duì)評(píng)估板進(jìn)行定制，以滿足不同的設(shè)計(jì)要求。你在使用類似電源管理芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。