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。其瞬態快速響應、能減少后端電容數量以降低成本的明顯優勢，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了C位。

本文簡要介紹Sunlord應對TLVR供電模式的功率電感WPZ系列。

TLVR小貼士:

TLVR初步量產為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。

圖片來源：Infineon-DCDC_Converter_How_Infineon_TLV

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，電源出現較高紋波

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

TLVR供電模式：

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

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

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

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）

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

TLVR優勢分析

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產品介紹

圖片來源于順絡

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

全自動產線，一致性較高

Sunlord TLVR產品list

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