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  CPU供電那點事

  以前，CPU功耗只有165W，VRM供電模式采用6相。因此以水平氣隙結構為主。

  現(xiàn)在，CPU功耗超過200W，這就對電感的散熱能力、效率提出了更高的要求。

  由此，垂直氣隙結構被開發(fā)出來并迅速得到廣泛的應用。但仍以VRM模式進行。

  將來，基于服務器廠商對提高效率、降低成本的要求，TLVR的概念應運而生。其瞬態(tài)快速響應、能減少后端電容數(shù)量以降低成本的明顯優(yōu)勢，獲取了各大廠家的青睞。

  而在其中，TLVR專用耦合電感以及補償電感則當仁不讓的占據(jù)了C位。

  TLVR供電模式的功率電感WPZ系列

  TLVR小貼士:

  TLVR初步量產(chǎn)為Intel EGS(8相)方案，并且會在BHS方案(10相或者12相)全面展開。

  現(xiàn)階段0906(9.6x6.4x11&11.4mm)，1206(11.7x5.7x10.7&11.7mm)會是主流(VR及TLVR)，且逐步由0906向1206轉變，以提升功率。

  鑒于TLVR的市場驗證未完全開展，各家服務器廠家傾向VR與TLVR的pin to pin 方案，以便可以隨時切換 。

  TLVR方案，還需要補償電感，一般為0606及0707尺寸，感值100nH/120nH/150nH。

  基于TLVR方案優(yōu)勢，自EGS平臺開始，各家逐步采用TLVR方案，BHS會全面切換為TLVR。

  TLVR方案簡述

  VR供電模式：

  圖片來源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

  特點：各相位都可以看做是單獨的Buck電路，然后輸出電流匯總為總電流。

  ①出現(xiàn)負載變動時：

  當有瞬時輕載->重載變動，負載R降低，輸出電流瞬時增加，每個相位都是單獨反應。

  也即每個相位都需要經(jīng)歷輸出電壓降低->比較器->PWM占空比提高->輸出電流提高的步驟，從而反應時間較長。

  圖片來自ADI

  ②具體時序圖如下：

  每個相位都是單獨反應。

  ③由此，當負載瞬時變動時(輕載->重載)，

  輸出電流驟增，由于功率增大速度較慢，使得輸出電壓被瞬時拉低，電源出現(xiàn)較高紋波

  TLVR供電模式：

  特點：原VR模式，輸出功率的變動(輸出電流的提高)，需要由輸出電容C2來進行提供。TLVR模式，此變動將會由C2及Lc共同提供。故C2可降低容量(如100uF->47uF)，同時，Lc存儲能量會通過每一個相位向負載進行傳遞。

  ①正常工作時：

  正常工作時(如上圖)：每個相位輸出電流ILN=IphaseN=ILc+ILNm

  圖片來源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLVR_solves_PDN_problem-ApplicationNotes-v01_00-EN

  ②負載瞬時增加時：(下圖)

  例：相位3的輸出電流增加，其在向外輸出的同時，也給Lc電感提升儲能，從而提升了Lc電感的電流值。由此其他相位輸出時(INout=ILm+ILc)也會隨之提高

  ③負載瞬時變動時(輕載->重載)

  輸出電流Iout可以在功耗變大時(輕載->重載，R降低)，迅速提升，從而避免輸出電壓Vout的大幅跌落(Vout=Iout*R)

  TLVR優(yōu)勢分析

  1.得益于Lc補償電感的功率補償，輸出電容容值有所下降，(如100uF/5V可變動為47uF/5V),從而降低電容容值，進而降低價格

  2.瞬態(tài)相應速度快，降低CPU電源紋波

  3.提升轉換效率，TLVR較VR 轉換效率有約1%的提升

  Sunlord TLVR產(chǎn)品介紹

  產(chǎn)品耐壓專利，提升耦合電感耐壓值(滿足100Vdc/2S/2mA), 電感絕緣耐壓值(up to 500Vdc)

  全自動產(chǎn)線，一致性較高

  Sunlord TLVR產(chǎn)品list