基于LT1580/LT1587 I/O电源实现双稳压电源奔腾处理器或升级CPU的技术方案

许多基于奔腾处理器的主板制造商一直在寻找一种经济的解决方案，以解决为当前一代奔腾P54C供电的问题，并适应即将推出的升级处理器。现有的处理器为处理器核心和I/O使用单一电源。对于最高频率的产品，所需的电源为3.5V±100mV (VRE规格)。对于时钟频谱性能较低的一端，供电电压为3.3V±5%即可。最近，英特尔重新规定了标准的3.3V cpu在3.5V下运行。这使得任何时钟频率的设计都可以通过单个3.5V电源进行操作。I/O环和芯片组应该由与CPU核心相同的电压供电，无论是3.3V还是3.5V。

　　即将上市的P55C升级处理器需要单独的核心和I/O供应。标称核心电压目标为2.500V±5%，而I/O电源标称仍为3.3V。还有一个处理器引脚，V(CC2DET)，在位置AL1上，它与P55C接地，但在P54C上是打开的。P54C的核心和I/O电源引脚在芯片上一起短路，这带来了一个重大的复杂问题。图1显示了系统框图。如果核心和I/O电源不提供成比例的电流，损坏P54金属化可能会发生。如图2所示，基于LT1580 / LT1587的电路将根据V(CC2DET)引脚的状态自动向CPU和I/O电路提供所需的电压，并在两个稳压器之间分担负载。

　　图1所示 系统配置

　　图2 供电原理图

　　一个简单的解决方案

　　这种双线性稳压电路采用LT1580作为CPU核心电源，LT1587作为I/O电源。LT1580具有精确的参考、遥测和极低的压降。经过最坏情况分析的审查，它能够满足严格的VRE电压规范。LT1587额定最大电流为3.0A，足以为大多数桌面系统的I/O供电。如果需要超过3A的I/O电流-例如，您的设计有一个非常大的L2缓存-可以通过改变一个电阻值(R12)来替换LT1585A，它能够达到5.0A。详细信息请参见设计方程。

　　当输出被CPU金属化短路时，运算放大器U1强制两个稳压器共享负载电流。负载电流由两个低值电流检测电阻R12和R13检测。这些电阻实际上是在PC板上作为短走线实现的。该设计不依赖于感测电阻的绝对值是否准确;要使电路正常工作，只需要比率匹配。电阻比将在PC板生产批次中得到很好的控制。

　　放大器U1上拉U2的调节引脚，提高I/O稳压器的输出电压，直到两个稳压器之间建立适当的电流比。当感测电阻两端的压降相等时，满足此条件。调节器电流与感测电阻值成反比，因此与电阻走线长度成反比。如果需要不同的电流比，只需根据给出的公式重新计算走线长度。电阻在满载时的电压降约为25mV。当然，如果需要，也可以使用离散电阻，但与PC板走线相比，它们的成本相当高。

　　非理想分量将转化为电流分担比的误差。如图所示的组件，最大的贡献电流分担误差是误差放大器失调电压。经济型LT1006CS8极低的偏移量(最大400μV)确保了最坏情况下的份额误差仅为1.6%。如果使用LT1006的通孔版本，则该误差降低五倍。使用该运放可以进一步降低感测电阻的值。

　　如果用户应该升级到P55C, E3现在连接到地。这将关闭Q2，允许Q1和Q3打开。Q1短路LT1580的部分反馈分压器，降低其输出至2.500V。Q3将U1的非反相输入拉低，迫使运放输出到地。D1现在反向偏置，有效地断开运放与电路的连接，这导致I/O稳压器的输出降至3.3V。当P54供电时，电阻R11拉起D2的阴极，使二极管泄漏电流不会导致电流共享错误。

　　LT1580允许远程感知CPU的负载电压。此外，通过在检测线上插入一个低值电阻，引入了一个小的故意负载调节误差，可以看出，这将降低调节器的峰对峰瞬态响应。调节误差在负载上得到很好的控制，不受任何痕量电阻或寄生的影响。这种技术实现了控制磁芯电压瞬变所需的输出电容量的减少。

　　结论

　　使用少量低成本组件，可以消除对可更换电源模块的需求，并且仍然可以满足将微处理器升级到改进技术的愿望。此外，该解决方案的结果是一个“傻瓜证明”的设计，防止应用不适当的电源电压，这可能会损坏昂贵的CPU。

　　设计方程:

　　假设V(S)约为25mV，

　　1oz铜的厚度为0.0036cm

　　20z铜的厚度为0.0071cm

　　对于1oz铜PC板，使用0.127厘米(0.050“)宽的痕迹

　　对于20z铜PC板，使用0.064厘米(0.025“)宽的痕迹

　　L是迹长，单位是厘米

　　R是期望电阻

　　R(S)为铜的比电阻率:1.72μ欧姆 cm

　　t为PC板的铜厚度，单位为厘米