ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板：高性能主板電源控制解決方案

在當今高性能臺式PC架構中，對電源解決方案的要求越來越高，不僅需要更高的集成度，還需要降低系統級成本。Intersil的ISL6523和ISL6524控制器就是為滿足這些需求而設計的。本文將詳細介紹基于這兩款控制器的ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板，幫助電子工程師更好地了解和使用它們。

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一、ISL6523和ISL6524控制器概述

ISL6523和ISL6524是復雜的控制器，它們將開關調節器和線性控制器集成在一個封裝中。ISL6523集成了兩個開關調節器和兩個線性控制器，而ISL6524集成了一個開關調節器和三個線性控制器。這些控制器采用電壓模式控制架構，通過高增益帶寬積誤差放大器、高精度參考和連續自適應直通保護，確保了高電路性能。同時，它們還提供了過流、過壓保護以及故障狀態信號和/或關機等功能，非常適合微處理器點負載電源解決方案。

二、評估板功能與輸出

ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板提供了4路輸出調節器解決方案，旨在為微處理器核心（1.05V - 1.825V）、AGTL + 通信總線（1.2V）、4X AGP視頻（1.5V）和ICH/MCH芯片組核心（1.8V）供電。

不過需要注意的是，評估板并非設計用于長時間支持超過15A的連續VCORE輸出電流。當測試VOUT1輸出電流超過15A時，應將導通時間限制在2分鐘以內，然后關閉至少4分鐘。

三、評估板設置

（一）電源選擇

評估板主要設計為通過ATX電源供電，但也可以使用標準實驗室電源。使用實驗室電源時，需要將5V、16A電源連接到+5VIN輸入，3.3V、6A電源連接到+3.3VIN輸入，+12V、100mA電源連接到+12VIN輸入，并使用小跳線將+5VIN和+5VSB輸入連接起來。使用ATX電源時，只需將20針ATX連接器連接到板上的J1配對連接器即可。

（二）開關設置

1. 電源開關：確保“ATX ON”（SW2）開關處于關閉位置（杠桿遠離“ATX ON”標記）。
2. 核心電壓設置：通過SW1和片上D/A轉換器，根據IC數據手冊中的對應表格設置VCORE（VOUT1）輸出的電壓。

四、評估板操作

（一）供電

如果使用實驗室電源，打開電源；如果使用ATX電源，將其插入市電并打開AC開關。“ATX OFF” LED應亮起，表示板上有5V待機電源。打開“ATX ON”開關后，“ATX OFF” LED應熄滅，隨后“VTT PGOOD”、“POWER GOOD”和“ATX PGOOD” LED應亮起，表示所有輸出和ATX電源提供的輸入電壓正常。

（二）波形和輸出質量檢查

在施加偏置電壓后，評估板會立即啟動。可以使用示波器或其他實驗室設備研究在各種負載條件下受控電壓的上升和調節情況。為了獲得最大的通用性，建議使用可編程電子負載。

（三）故障處理

當出現故障情況（線性輸出欠壓或開關輸出過流）時，整個IC會關閉并嘗試重新啟動。如果任何輸出連續出現三次故障情況（VOUT4，1.8V輸出出現一次故障），芯片將鎖定關閉。

五、參考設計

（一）電路板設計

評估板采用2盎司、4層印刷電路板。大部分特定于評估板的組件（在實際計算機應用中不需要的組件）位于板的底部，而用于示例典型應用的組件以及用戶界面（輸入/輸出端子、測試點、開關等）位于板的頂部。

（二）VOUT1調節

核心調節器（VOUT1）設計符合特定的調節范圍。在DAC設置為1.750V的調節點時，輸出電壓符合規定的調節限制。雖然下垂（輕載電壓與重載電壓之間的差異）與DAC設置無關，但偏移會呈現比例依賴關系。

（三）設計范圍

評估板設計滿足表1中描述的最大輸出負載。動態輸出容差和電流額定值可以通過適當選擇ISL6523或ISL6524外部的組件來調整。從熱性能角度來看，不要在超過設計范圍的輸出電流水平下長時間運行評估板。

六、性能測試

（一）軟啟動啟動

以ISL6524EVAL1為例，在啟動過程中，1.8VMCH輸出首先開始上升，隨后1.2VVTT輸出開始上升，最后VCORE和1.5VAGP輸出上升，直到所有輸出都在調節范圍內。

（二）電源良好操作

ISL6523和ISL6524輸出兩個PGOOD指示燈。VTTPG在1.2VVTT輸出超過1.08V（90%）時保持高電平，PGOOD在VCORE在電源良好限制范圍內（±10%）、所有線性輸出高于欠壓（UV）閾值且VTTPG也為高電平時為高電平。

（三）瞬態響應

評估板在瞬態響應測試中，根據表2的負載情況進行測試，記錄每個輸出的響應。結果表明，評估板在不同負載變化下能夠保持較好的輸出穩定性。

（四）輸出短路保護

當開關輸出過流或線性輸出欠壓時，整個芯片會關閉。芯片有兩個獨立的故障計數器，當輸出1或3連續出現三次故障事件，或輸出2連續出現三次故障事件時，芯片將鎖定關閉。

（五）開關調節器效率

在僅加載開關部分（VCORE）的情況下，ISL6524EVAL1評估板的轉換效率如圖7所示。測量在室溫下進行，線性輸出開路，空氣流量為100 LFM。

七、評估板修改

（一）輸出電壓調整

ISL6523和ISL6524控制的所有線性輸出可以通過連接VSEN引腳到各自輸出的電阻分壓器進行調整。在調整線性調節器的輸出電壓時，應注意數據手冊中推薦的電阻值選擇指南。為了最小化與內部電阻分壓器的直流設置點干擾，建議外部電阻分壓器組件的并聯組合保持在2kΩ至5kΩ以下。此外，ISL6524可以通過接地FIX引腳繞過內部電阻分壓器。

（二）雙處理器GTL VTT和通用AGP支持

由于兩個IC的輸出電壓是固定的，需要實現一個外部電路來幫助在兩個輸出電壓設置之間切換給定輸出。推薦的雙處理器GTL VTT和通用AGP支持電路如圖8和圖9所示。

（三）提高輸出電壓容差

提高輸出電壓容差的關鍵是識別影響它的參數，并采取措施進行改進。對于AC容差，可以使用低ESR/ESL輸出電容器（如表面貼裝鉭電容器）和/或增加陶瓷電容器來減少輸出電壓波形中的高dV/dt尖峰。對于DC容差，可以使用精密電阻來提高DC反饋路徑的精度。

（四）VRM8.5合規性

為了使評估板符合VRM8.5標準，需要在VOUT1輸出并聯一個額外的電容器，并在C1并聯一個額外的輸入電容器。不過，符合這些標準并不直接依賴于特定的電容器技術，可以使用不同供應商的電容器來滿足輸出調節要求。

八、總結

ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1評估板為奔騰3后期計算機系統提供了高度集成的系統電源控制解決方案。典型的實現只需要最少的努力和少量的外部組件，同時提供了一系列標準功能。電子工程師在使用這些評估板時，應根據實際需求進行合理的設置和調整，以充分發揮其性能。你在使用這類評估板時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗。