峰值电流模式具备固有的均流功能,但也存在影响均流精度的人为因素。由于电感电流峰值是受控的,而电流谷值并不受控制,两相之间电感值的差异(例如容限产生的差异)将产生不同峰值的电感电流纹波,造成两相直流电流的失配,并因此影响相电流均衡的精度。
Maxim运用一种称为快速有源平均(RA2*)的专有技术,通过获得每相电感纹波电流的平均值消除了该缺陷。RA2电路(参见图5)需要5至10个开关周期获取每一相的峰值纹波电流,然后用峰值电流信号减去纹波电流的1/2。将峰值控制点从电感电流峰值移至直流电流,这样既保持了峰值电流模式的优点,又可以实现非常精确的直流电流匹配。由于RA2电路不在稳压调节电流环路上,因此不会降低瞬态响应速度。这项技术已用于针对Intel VRD 10.1(和下一代VRD)以及AMD K8 Socket M2设计的MAX8809A/MAX8810A核电压调节器中。
图5. RA2算法的实现
电压定位和瞬态响应
当处理器负载突变时,现代CPU具有较大的瞬态电流。在这些苛刻的动态指标下,电压误差必须保持在允许范围内,否则,CPU就可能闭锁。使用足够大的电容可以吸收或供出CPU瞬变电流;然而,这增加了整体成本。
大多数大电流CPU核电源采用了电压定位技术,以减小对大容量电容的需求。输出电压可以依据定义好的斜率随负载电流增大而降低(跌落)。电压与电流之间的关系曲线称为“负载线”,斜率定义为阻抗(例如,1m)。该方案的优点是动态下可放宽电压裕量,从而减小了安全工作对电容容量的要求。
如果不考虑电压定位,从理论上讲电压模式在电压环路响应方面具有较大优势。环路的理论带宽是输出电压纹波频率的函数,或是每相开关频率与相数的乘积。在峰值电流模式下,由于“采样效应”,电压环路带宽仅仅是每相开关频率的函数。
然而,电压定位在具体应用中存在实质上的差别。注意:电压模式控制还需要第二个控制环路来实现电流均衡。该环路的带宽通常设置为电压环路带宽的1/5至1/10,以防止和电压环路相互干扰,由于电流均衡通常为低速调节,因此低带宽足以满足要求。然而,对于电压定位而言,负载瞬态响应是电流环路带宽的直接函数。对于电压模式,其带宽相当低(例如5kHz)。对于峰值电流模式,电流环路带宽与电压环路带宽相同(如50kHz至75kHz) ,因为仅在一个环路使用电压和电流反馈。图6和图7所示为示波器测试到的图形,从中可以看出瞬态性能的差异非常明显。两个图中显示的都是先加载95A阶跃负载,然后断开95A负载的情况。