深入解析NCP81560：8 + 1相輸出控制器的卓越性能與應用
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。
文件下載：onsemi NCP81560 8+1相輸出控制器.pdf
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： 
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 | Description |
|---|---|---|---|
| 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 | ISINK |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 | Unit |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
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