基于自适应技术的CPU供电电路系统

内阻的电压降会随电流增加而增加，如果CPU输出的VID维持不变，Vcore的实际数值将随电流的增加而降低，电压的降低势必降低CPU的稳定性，这是毋庸置疑的。

　　动态自适应电压调节技术是一种智能供电技术，与传统的供电技术相比，动态VID的优势体现在以下三个方面：

　　（1） 向CPU核心（die）提供稳定的电压，提高了CPU工作稳定性;

　　（2） 根据CPU工作情况，动态地将供电电压调节到某一时刻所需的最低水平，使供电电压"恰好满足需求"，实现最大限度的节能。

　　（3） 如果出现电流猛增的意外情况，VID控制器可以限制电流增加，保护CPU免于因发热过多而烧毁。

　　为了配合CPU内VID控制器实现CPU核心电压的动态调节，Intel提出了柔性主板（Flexible Main Board，FMB）概念，并相继推出了FMB 1.X和FMB2.X设计规范。为了能够向CPU提供足够的电力，降压电路必须拥有功率足够的MOSFET器件，同时在电流超标时能及时采取措施让电流降下来，防止产生过多的热量摧毁CPU和主板。

　　四、动态电压调节的实现

　　关于动态电压调整的策略，Intel在VRD10.0设计指南中说得很明白：供电系统需要提供对动态VID技术的支持，使得CPU中VID控制器通过VID总线每隔5ms对VID进行一次调整，步长（steps）为12.5mV，直到某一VID能够满足要求为止。那么，调整的根据是什么呢？

　　为了描述电压调整的过程，首先定义下面3个负载曲线：

　　电压最大值Vmax= VID – （RLL* ICC）

　　电压典型值Vtype = VID – TOB – （RLL* ICC）

　　电压最小值Vmin = VID – 2*TOB – （RLL* ICC）

　　式中RLL是传输线路等效电阻，这里是指电压调整电路经CPU插座（Socket）到CPU引脚之间的阻抗，包括导线电阻和CPU引脚与插座间的接触电阻。由于RLL的存在，使得在主板输出电压与实际提供给CPU核心电压之间存在一个落差。电压跌落随ICC的增加而线性增加，因此RLL是负载线的斜率。TOB是由制造误差和温度漂移等因素形成的误差。

　　CPU中VID控制器采用"查表式"调节方式，图5描述了处理器电压调低的过程。处理器开始时负荷比较高，随着负荷的减轻，实际电压随ICC减少而升高，并停止执行VID编码（①→②）;进入状态②之后，处理器经过短暂延时，以便为降低VID的操作做准备，然后对VID编码进行初始化，导致电流拉回到状态③;从状态③到状态④的变化，表示VID降低，从初始负载线窗口转入较低的负载线窗口;从状态④到状态⑤表示在较低的VID负载窗口中，VCC随ICC变化的瞬态过程。VID从低到高的调整过程与上述过程相反。

　　图5 负载线

　　五、结语

　　供电系统的工作质量关系到计算机系统的稳定和安全，供电系统工作不好，就等于计算机患了心脏病。自适应供电技术不仅方便了用户，也增加了CPU供电的安全性;动态供电使供电电压恰好满足CPU需求，不仅提高了系统稳定性，还降低了CPU功耗。除此以外，作为一种智能化供电技术，动态供电技术对实现过流保护和过热保护等保护功能也更加方便了。