 图6 CPU的耗电量 从别的方面来看，CPU工作电压的降低与外围电路工作电压的失配增大，增加了电源的类别。电源的数量和各个电源电压的上升和下降时序成为重要的问题。如果不考虑各个电源的接通和切断时序，就会引起半导体器件的闩锁，使之烧损。为了控制电源之间的接通切断时序，通常必须使用进行时序控制的逻辑电路，需用集成规模很大的控制电路。
随着CPU工作电压的降低而出现的别的问题是与输入电源的电压差增大。采用DC-DC变换器实现电压变换，效率最好的是从高电压变换到低电压的降压型DC- DC变换器。在计算机中，使用的最高电压为5V，为了用降压型DC-DC变换器形成5V电压，电压必须为5.0V＋αV，αV是变换时产生的电压降与从电池到DC-DC变换器的线路阻抗产生的电压降之合。考虑到αV的实际最劣值约为3V，如果用锂离子电池，由于放电终止电压为3V，必须用3节以上的电池串行连接。如果是NiMH电池，由于放电终止时的电压为1V或0.9V，必须用8节或9节以上电池串行连接。
使用3节串行连接的锂离子电池时，充电电压为12.6V，使用8节串行连接的NiMH电池时，充电电压为13.6V。如果考虑充电用的DC-DC变换器的电压降和线路阻抗所产生的电压降，那么，AC适配器的电压最低必须达到16V。
4 MB3884的结构和性能
下面介绍日本富士通公司生产的单芯片DC-DC变换器MB3884的性能及特征。这种电路可以动态变更CPU工作电压，满足SPEEDSTEP规范及PentiumⅢCPU需要的3种电压。
MB3884由2个同步整流方式的开关稳压器、1个线性稳压器和确认3个DC-DC变换器输出是否在某一精度内的V－GATE输出端构成。
无论输出电压多么低，3个DC-DC变换器均可达到1％的输出电压精度。
CPU机芯使用的开关稳压器可以由5位DAC（数－模转换器）在0.925V～2.0V范围内设定32级25mV或50mV的间隔。另外，5位DAC 的输入可以按照SPEEDSTEP的标准在DC-DC变换器工作时进行动态变更，可以由外接电容器任意设定输出电压变更时的电压斜率（ΔV/dt）。
输出电压变化斜率在由DAC电路形成的基准电压的变化中附加斜率来实现，如果只有基准电压在急速变化，在其变化中输出电压不能跟随，一旦发生上冲和下冲等，可能导致过电压保护电路误工作和V－GATE信号的误动作。
1.5V固定输出的开关稳压器与机芯用的开关稳压器的工作相位成180°对称，所以可以省略DC－DC变换器的输入电容器。
2.5V固定输出的线性稳压器与2个开关稳压器构成可以独立地进行开/关控制的结构。虽然1.5V输出和2.5V输出是固定输出，但是只追加外接电阻器就能改变输出电压。
另外，这种电路还有过电流保护功能和过电压保护功能。
5 MB3884的特征
MB3884具有以下5个主要特征：
(1)不以负载的大小自由地控制3个DC-DC变换器输出电压的上升时间和下降时间，因此，无需用时序控制电路控制各个电源之间的接通和切断顺序。在 MB3884中，为了防止DC-DC变换器启动时的浪涌电流，用控制电压的误差放大器实现软启动控制，保证与负载无依存关系的输出电压的上升和下降。
另外，2.5V固定输出的线性稳压器可以独立地开/关，但是，与开关稳压器同时接通时，仅使软启动控制电路与开关稳压器用的软启动电路相连，就可使3个DC-DC变换器输出电压的上升和下降相互同步。
（2）在同步整流方式中不用电流检测电阻器。在以往的DC-DC变换器中，为了读出和检测流经扼流圈的电流，在电路中串接5mΩ左右的检测电阻器。以往的同步整流型DC-DC变换器，用测定流经读出电阻器的电流值控制DC-DC变换器的工作，但是，如果DC-DC变换器的输出电流大于14A,由于有额定负载时的读出电阻器，仅功率损耗就达到3％～5％。
MB3884采用没有电流检测电阻器的电压型同步整流方式，即使在轻负载时同步整流也不停止，扼流圈与负载电容器之间产生共振，改善了负载速变的跟随特性。结果，虽然轻负载时的效率比以往的方式稍有逊色，但是由于改善了功率损耗，综合效率提高4％～5％。
（3）即使输出电压为0.9V，也可以直接变换来自AC适配器的电压，保证开关电路具有100ns的最小导通时间。如果AC适配器的最低电压为16V， AC适配器的电压精度为10％，必须从16V降低到0.9V。另外，由于输出的大电流化，为了不使功率器件的体积增大，必须提高DC-DC变换器的频率。开关稳压器的通/断比由输入电压与输出电压之比决定，如果是1∶19，DC-DC变换器以500kHz工作，高端FET的最小导通时间为100ns。从 FET的实际性能看，目前的FET工作速度界限是：上升时间为30ns，导通时间为60ns，下降时间为30ns。
（4）实现多电压输入。MB3884本身的电源电压、开关稳压器的输入电源电压、线性稳压器的输入电源电压，3种输入电源电压可以同时或分别接入，而且不必过问3种输入电压之间的顺序。
（5）具有机芯用的开关稳压器的主FET和同步整流用的FET驱动电路的驱动能力。笔记本电脑中使用的普通8引脚SOP型封装的FET的栅电容约为 3000pF，但是，在MB3884中，最多可以并联驱动3个FET，具有9000pF的驱动能力，可以适应未来机芯用的电源容量的增大。
|
