深入解析NCP81560：8 + 1相輸出控制器的卓越性能與應用

在計算機CPU應用領域，電源管理至關重要。onsemi的NCP81560作為一款專為Intel的IMVP9.1 CPU優化的8 + 1相輸出控制器，憑借其出色的性能和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這款控制器。

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一、產品概述

NCP81560是一款雙軌、八加一相降壓解決方案，采用雙邊緣脈沖寬度調制（PWM）結合DCR電流感應技術，能對動態負載事件做出超快速初始響應，同時降低系統成本。此外，它還具備超低失調電流監測放大器，可通過可編程失調補償實現高精度電流監測。

框圖

二、關鍵特性

2.1 寬輸入電壓范圍

Vin范圍為4.5 V至21 V，能適應多種電源環境，為不同的應用場景提供了廣泛的選擇。

2.2 預充電負載啟動

可在預充電負載下啟動，避免誤觸發過壓保護（OVP），確保系統的穩定性和可靠性。

2.3 數字軟啟動和可調Vboot

支持數字軟啟動斜坡和可調Vboot，可根據實際需求靈活調整啟動過程，減少啟動沖擊。

2.4 高阻抗差分輸出電壓放大器

采用高阻抗差分輸出電壓放大器，能準確測量輸出電壓，提高系統的控制精度。

2.5 雙VID表支持

支持雙VID表，與IMVP9.1兼容，可滿足不同CPU的供電需求。

2.6 大電流擴展能力

支持大電流擴展，能為高功率CPU提供穩定的電源供應。

2.7 動態參考注入和可編程輸出電壓斜率

具備動態參考注入和可編程輸出電壓斜率功能，可快速響應負載變化，提高系統的動態性能。

2.8 各相差分電流感應放大器

每相都配備差分電流感應放大器，可精確監測各相電流，實現電流平衡控制。

2.9 可編程自適應電壓定位（AVP）

支持可編程自適應電壓定位（AVP），可根據負載情況自動調整輸出電壓，提高系統效率。

2.10 可調開關頻率范圍

開關頻率范圍可調，可在180 kHz至1.17 MHz之間進行編程，滿足不同應用的需求。

2.11 數字穩定開關頻率和超聲波操作

采用數字穩定開關頻率技術，支持超聲波操作，可有效降低聲學噪聲。

2.12 符合Intel的IMVP9.1規范

滿足Intel的IMVP9.1規范，確保與Intel CPU的兼容性。

2.13 電流模式雙邊緣調制

采用電流模式雙邊緣調制技術，能對瞬態負載做出快速初始響應，提高系統的穩定性。

2.14 無鉛封裝

該器件采用無鉛封裝，符合環保要求。

三、典型應用

NCP81560主要應用于計算機領域，為CPU提供穩定、高效的電源供應。其典型應用電路如下： Typical Application Circuit

四、引腳功能

NCP81560采用QFN52 6x6, 0.4P封裝，其引腳功能如下表所示：	Pin No.	Pin Name
1	IOUT	調節器1的總輸出電流監測
2	EN	使能。高電平使能兩個軌
3	SDIO	串行VID數據接口
4	ALERT#	串行VID警報信號
5	SCLK	串行VID時鐘
6	VR RDY	指示兩個軌準備好接受SVID命令
7	VCC	內部控制電路的電源。需連接去耦電容到地
8	PSYS	系統電源信號輸入。通過電阻接地來縮放該信號
9	VRMP	Vin的前饋輸入，用于斜坡斜率補償。流入該引腳的電流用于控制PWM斜率的斜坡
10	VR HOT#	開漏輸出。指示高VR溫度或每通道過流保護（OCP）
11	AUX IN	0xODh SVID域的AUX IMON輸入。通過電阻接地來縮放該信號
12	NC	保留
13	IOUTA	調節器2的總輸出電流監測
14	VSNA	調節器2的差分輸出電壓負端感應
15	VSPA	調節器2的差分輸出電壓正端感應
16	DIFFA	調節器2的差分遠程感應放大器的輸出
17	FBA	調節器2的誤差放大器電壓反饋
18	COMPA	誤差放大器的輸出和調節器2的PWM比較器的反相輸入
19	CSCOMPA	調節器2的總電流感應放大器的輸出
20	ILIMA	過流閾值設置 - 通過電阻連接到CSCOMPA來編程調節器2的過流閾值
21	CSSUMA	調節器2的總電流感應放大器的反相輸入
22	CSREFA	調節器2的總電流感應放大器的參考電壓輸入
23	CSP1A	調節器2的第1相電流平衡放大器的同相輸入
24	TSENSEA	調節器2的溫度感應輸入
25	PWM1A/ICCMAXA	調節器2的PWM1輸出。下拉該引腳可在啟動時編程調節器2的ICCMAX
26	DRON	外部FET驅動器使能，用于離散驅動器或onsemi DrMOS
27	PWM8	調節器1的PWM8輸出
28	PWM7/ ICC*2_MAIN_RAIL	調節器1的PWM7輸出。下拉該引腳可將主軌的ICCMAX從255 A擴展到511 A
29	PWM6/ ICCMAX AUXIN	PWM6 output for regulator 1/Pulldown resistor on this pin programs ICCMAX for the AUX_IN monitoring rail
30	PWM5/ROSCA	調節器1的PWM5輸出。下拉該引腳可編程調節器2的RoscA值
31	PWM4/ROSC	調節器1的PWM4輸出。下拉該引腳可編程調節器1的Rosc值
32	PWM3/ICCMAX	調節器1的PWM3輸出。下拉該引腳可在啟動時編程調節器1的ICCMAX
33	PWM2/VBOOT	調節器1的PWM2輸出。該引腳可用于編程八相和一相的Vboot
34	PWM1/ SV ADDR SR	調節器1的PWM1輸出。下拉該引腳可配置SVID地址、斜率和Intel專有電流保護功能
35	TSENSE	調節器1的溫度感應輸入
36	CSP1	調節器1的第1相差分電流感應正端
37	CSP2	調節器1的第2相差分電流感應正端
38	CSP3	調節器1的第3相差分電流感應正端
39	CSP4	調節器1的第4相差分電流感應正端
40	CSP5	調節器1的第5相差分電流感應正端
41	CSP6	調節器1的第6相差分電流感應正端
42	CSP7	調節器1的第7相差分電流感應正端
43	CSP8	調節器1的第8相差分電流感應正端
44	CSREF	調節器1的總電流感應放大器的參考電壓輸入
45	CSSUM	調節器1的總電流感應放大器的反相輸入
46	ILIM	過流閾值設置 - 通過電阻連接到CSCOMP來編程調節器1的過流閾值
47	CSCOMP	調節器1的總電流感應放大器的輸出
48	COMP	誤差放大器的輸出和調節器1的PWM比較器的反相輸入
49	FB	調節器1的誤差放大器電壓反饋
50	DIFF	調節器1的差分遠程感應放大器的輸出
51	VSP	調節器1的差分輸出電壓正端感應
52	VSN	調節器1的差分輸出電壓負端感應
	Flag	GND

五、最大額定值和電氣特性

5.1 最大額定值

為確保器件的安全和可靠運行，各引腳的最大額定值如下表所示：	Pin Symbol	VMAX	VMIN	IsOURCE
COMP, COMPA	VCC+0.3V	-0.3V	2mA	2mA
CSCOMP,CSCOMPA	VCC+0.3V	-0.3V	2 mA	2mA
PWMX	VCC+0.3V	-0.3V		1mA
VSN. VSNA	GND+0.3V	GND-0.3V	1 mA	2mA
DIFF,DIFFA	VCC+0.3V	-0.3V	2 mA	2mA
VR RDY	VCC+0.3V	-0.3V	2mA
VCC	6.0V	-0.3V
VRMP	VCC+0.3V	-0.3V
SCLK,SDIO	3.6V	-0.3V
All Other Pins	VCC+0.3V	-0.3V

5.2 電氣特性

在特定的測試條件下（-40°C < TA < 100°C，4.75 V < VCC < 5.25 V，CVCC = 0.1 μF），器件的電氣特性如下表所示：	Parameter	Test Conditions	Min	Typ	Max
BIAS SUPPLY
VCC Voltage Range		4.75		5.25	V
Quiescent Current (PS0, 1)	PS0		29		mA
	PS1		25		mA
	PS2		21		mA
	PS3		14		mA
	PS4		79		μA
Enable low			64		μA
UVLO Threshold	VCC Rising	4.5			V
	VCC Falling		4.1		V
VCC UVLO Hysteresis			100		mV
VRMP
VIN Supply Range	VRMP range prior to external voltage divider resistor network with 1/12 ratio	4.5		21	V
UVLO Threshold	VRMP Rising	0.355			V
	VRMP Falling		0.250		V
UVLO Hysteresis			100		mV
ENABLE INPUT
Upper Threshold Activation Level		0.8			V
Lower Threshold Deactivation Level		0.3			V
PHASE DETECTION
CSP Pin Threshold Voltage		VCC - 0.4			V
Phase Detect Timer			1.5		ms
IMVP9.1 DAC (Protocol 0Eh)
System Voltage Accuracy	0.25 < DAC < 0.495 V (at 25°C only)	-10		10	mV
	0.5 < DAC < 0.745 V (at 25°C only)	-8		8	mV
	0.75 < DAC < 1.52 V (at 25°C only)	-0.5		0.5	%
DAC SLEW RATE
Soft Start Slew Rate		1/4 fast			mV/s
Slew Rate Slow		1/4 fast			mV/s
Slew Rate Fast	Resistor Selectable (See Table 9)	>10			mV/s
DRON
Output High Voltage Sourcing	500 μA		3		V
Output Low Voltage Sinking	500 μA		0.1		V
TSENSE
TSENSE Bias Current		115.5	120	124.5	μA
Alert# Assert Threshold			556		mV
De-Assert Threshold			595		mV
VR_HOT Assert Threshold			517		mV
De-Assert Threshold			556		mV
VR_RDY OUTPUT
Output Low Saturation Voltage	IVR_RDY = -4 mA	0.1		0.3	V
VR_RDY Rise Time	1 k pull-up to 3.3 V, CTOT = 45 pF	110		150	ns
VR_RDY Fall Time		20		150	ns
VR_RDY Output Voltage High		0.8		3.3	V
SVID (SDIO and SCLK)
SVID Voltage Low Level	VIL, (VCC = 5 V, TA = 25°C)	0.45			V
SVID Voltage High Level	VIH, (VCC = 5 V, TA = 25°C)	0.65			V
SDIO Output Low Voltage	VOL		0.3		V
SVID Clock to Data Delay (Note 7)	TCO		12		ns
SVID Setup Time (Note 7)			7		ns
SVID Hold Time (Note 7)			14		ns
SVID Pull Down Resistance			4		kΩ
Pad and Pin Capacitance	VCC = 5 V, TA = 25°C		5		pF
ALERT#
VOL (Output Low)			0.3		V
OVP AND UVP
Absolute Over Voltage Threshold	10 mV DAC step During Soft Start - CSREF Rising	3.3	3.44	3.6	V
	5 mV DAC step During Soft Start - CSREF Rising	2.4	2.5	2.65	V
Over Voltage Threshold Above DAC	VSP-VSN-VID Rising	350	400	475	mV
Over Voltage Delay	VSP-VSN Rising to PWM Low		50