用 ISL6323 為 AMD 處理器供電：設(shè)計與評估全解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，為 AMD 處理器提供穩(wěn)定可靠的電源是至關(guān)重要的。ISL6323 作為一款支持 AMD 處理器混合電源控制的芯片，在這方面表現(xiàn)出色。今天，我們就來深入探討一下如何使用 ISL6323 為 AMD 單平面和分離平面處理器供電，以及相關(guān)評估板的使用和設(shè)計要點。

文件下載：ISL6323EVAL1Z.pdf

一、ISL6323 概述

ISL6323 支持通過 6 位并行 VID 接口（PVI）或串行 VID 接口（SVI）運行的 AMD 處理器的混合電源控制。它具有雙輸出功能，多相控制器用于支持單平面 VDD 核心電壓，單相控制器在 SVI 模式下為北橋（VDDNB）供電。在 PVI 模式下，僅多相控制器處于活動狀態(tài)，以支持僅單平面 VDD 的處理器。

ISL6323 采用 48 引腳、7mmx7mm QFN 封裝。ISL6323EVAL1Z 評估板則為設(shè)計師提供了一個易于使用的平臺，可全面評估 ISL6323 控制器的所有功能。該評估板可配置為在多相核心調(diào)節(jié)器中使用兩到四個通道進行核心調(diào)節(jié)，還可以通過 PC 向 ISL6323 發(fā)送 PVI 和 SVI 命令，并通過板載負載瞬態(tài)發(fā)生器查看調(diào)節(jié)器（核心和北橋）的響應(yīng)。

二、參考設(shè)計

電壓調(diào)節(jié)

在并行 VID 接口（PVI）模式下，ISL6323EVAL1Z 評估板通過多相 DC/DC 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)核心電壓軌 VCORE。在串行 VID 接口（SVI）模式下，它通過多相 DC/DC 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié) VCORE，通過單相 DC/DC 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)北橋電壓軌 VNB。

規(guī)格要求

三、快速啟動評估

供電建議

ISL6323EVAL1Z 評估板開箱即用，但建議使用實驗室電源，因為它提供了更多的靈活性和監(jiān)控能力。板上有三個標(biāo)記的香蕉插孔，分別用于連接 +12V、+5V 電源和接地。

監(jiān)測與控制

評估板有四個探頭插座，用于監(jiān)測核心和北橋的輸出以及瞬態(tài)負載。還有單獨標(biāo)記的探頭點，提供 Kelvin 連接，方便設(shè)計師監(jiān)測感興趣的信號。

開關(guān)功能

板上有四個開關(guān)，各有其用途?！癊N” 開關(guān)用于啟用或禁用輸出軌的調(diào)節(jié)；“VFIXEN” 開關(guān)在 SVI 模式下使用；另外兩個開關(guān)分別用于啟用或禁用核心和北橋的瞬態(tài)負載發(fā)生器。

LED 指示

板上有兩個 LED 指示燈，分別顯示 VDDPWRGD 信號和 PWROK 信號的狀態(tài)，紅色表示低電平，綠色表示高電平。

USB 通信

評估板還包括一個 USB 端口，可與 PC 通信。通過從 Intersil 網(wǎng)站下載特定的軟件和驅(qū)動程序，能進行更廣泛的評估。

四、推薦測試設(shè)備

為了全面測試 ISL6323 的功能，建議使用以下設(shè)備：

1. 能夠提供 +12V 和至少 15A 的實驗室電源。
2. 能夠提供 +5V 和至少 2A 的實驗室電源。
3. 一個或多個能夠吸取高達 95A 電流的電子負載（可并聯(lián)）。
4. 4 通道示波器及探頭。
5. 精密數(shù)字萬用表。
6. 裝有 ISL6323 控制軟件和驅(qū)動程序的個人計算機。

五、電路設(shè)置

開關(guān)設(shè)置

連接負載

• 核心調(diào)節(jié)器：板頂部有兩組接線片，可用于將外部負載連接到核心調(diào)節(jié)器。核心調(diào)節(jié)器能夠支持 95A 的連續(xù)電流，可通過并聯(lián)多個負載并使用短的低規(guī)格電線連接來實現(xiàn)。
• 北橋調(diào)節(jié)器：北橋調(diào)節(jié)器有一組接線片，用于連接外部負載，設(shè)計支持高達 30A 的連續(xù)電流，建議使用低規(guī)格電線進行短連接。

連接探頭

需要注意的是，ISL6323 采用遠程感應(yīng)技術(shù)來精確調(diào)節(jié)核心和北橋輸出軌，在連接探頭時要避免形成接地環(huán)路。

USB 連接

在給評估板供電之前，先將 USB 電纜連接到評估板和 PC，并打開通信軟件。如果尚未安裝 Intersil PC/Eval 板 USB 軟件，可參考相關(guān)說明進行安裝和使用。

連接電源

在連接電源之前，應(yīng)關(guān)閉電源或禁用輸出。雖然可以使用 ATX 電源，但建議使用實驗室電源。將 +12V 和 +5V 電源分別連接到相應(yīng)的香蕉插孔，接地連接到標(biāo)記為 GND 的插孔。

六、操作性能

啟動過程

• PVI 模式：當(dāng)所有 POR 條件滿足且 ENABLE 引腳電壓超過上升閾值時，核心輸出將升至規(guī)定的 VID 代碼，VDDPWRGD 信號將變?yōu)楦唠娖健?/li>
• SVI 模式：所有 POR 條件滿足且 ENABLE 引腳電壓超過上升閾值后，核心調(diào)節(jié)器和北橋調(diào)節(jié)器將升至相同的金屬 VID 水平，VDDPWRGD 信號變?yōu)楦唠娖?。只有?dāng) PWROK 輸入被系統(tǒng)設(shè)置為高電平時，ISL6323 才會識別 SVI 命令。

穩(wěn)態(tài)性能

核心調(diào)節(jié)器輸出的紋波電壓小于 10mVP - P，北橋調(diào)節(jié)器輸出的紋波電壓約為 20mVP - P。

SVI VID 轉(zhuǎn)換

當(dāng) PWROK 信號變?yōu)楦唠娖綍r，ISL6323 會接受并響應(yīng) SVI 命令（僅識別 VID 更改命令）。在更改 VID 級別時，ISL6323 保持約 3mV/μs 的壓擺率。

返回金屬 VID

如果 PWROK 信號變?yōu)榈碗娖?，ISL6323 將立即將核心和北橋輸出電平升至金屬 VID 水平。如果輸出電壓超出 VDDPWRGD 窗口，VDDPWRGD 信號將變?yōu)榈碗娖?，直到輸出恢?fù)到窗口內(nèi)。

瞬態(tài)響應(yīng)

核心和北橋調(diào)節(jié)器對大負載瞬變具有快速穩(wěn)定的響應(yīng)。在負載應(yīng)用和釋放過程中，輸出電壓能保持在規(guī)定的 AC 和 DC 限制范圍內(nèi)。

受控關(guān)機

通過 ENABLE 引腳禁用 ISL6323 時，輸出軌會逐步下降。

效率

4 通道核心調(diào)節(jié)器在可用負載范圍內(nèi)效率保持在 80% 以上，北橋調(diào)節(jié)器在可用負載范圍內(nèi)效率保持在 84% 以上。

七、板布局考慮

ISL6323EVAL1Z 評估板采用四層 2oz 銅設(shè)計，各層有不同的功能，以提供強大的性能和最小的噪聲注入。具體布局要點如下：

1. 頂層用于放置所有組件、路由信號跡線和一些電源跡線及銅填充。
2. 第二層是專用接地平面，減少寄生效應(yīng)并屏蔽 IC 免受輻射噪聲影響。
3. 第三層僅用于電源，大面積銅用于輸入電源、輸出電源和相節(jié)點，降低阻抗。
4. 底層用于信號跡線和一些電源跡線及銅填充。

ISL6323 IC 采用 48 引腳 QFN 封裝，中心大焊盤必須接地，接受的焊盤應(yīng)至少有四到五個均勻分布的接地過孔。所有小信號組件應(yīng)盡可能靠近 ISL6323 IC 放置，輸入軌上的高頻去耦電容應(yīng)靠近上 MOSFET 的漏極。MOSFET 柵極跡線應(yīng)具有最小寬度，層過渡應(yīng)使用兩個過孔。電流感測跡線應(yīng)小心路由，避免與噪聲節(jié)點重疊。

八、評估板定制

設(shè)計師可以根據(jù)不同需求對 ISL6323EVAL1Z 評估板進行修改，例如：

1. 更改輸出電感，可能需要重新調(diào)整電流感測的 RC 濾波器。
2. 調(diào)整輸入和輸出電容。
3. 修改過流跳閘點。
4. 改變核心調(diào)節(jié)器的活動相數(shù)。
5. 調(diào)整 PVCC 電壓。
6. 改變上、下 MOSFET 的數(shù)量。
7. 調(diào)整開關(guān)頻率。
8. 啟用/禁用輸出下垂和控制負載線。
9. 調(diào)整正或負偏移電壓。

九、總結(jié)

ISL6323EVAL1Z 是一個多功能平臺，使設(shè)計師能夠全面了解 ISL6323 在為 AMD 單平面或分離平面處理器供電時的功能。同時，該評估板具有足夠的靈活性，允許設(shè)計師根據(jù)不同需求進行修改。通過合理的設(shè)計和使用，ISL6323 能夠為 AMD 處理器提供穩(wěn)定可靠的電源解決方案。

大家在使用 ISL6323 進行設(shè)計時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。