用 ISL6323 為 AMD 處理器供電：設計與評估全解析

在電子設計領域，為 AMD 處理器提供穩定可靠的電源是至關重要的。ISL6323 作為一款支持 AMD 處理器混合電源控制的芯片，在這方面表現出色。今天，我們就來深入探討一下如何使用 ISL6323 為 AMD 單平面和分離平面處理器供電，以及相關評估板的使用和設計要點。

文件下載：ISL6323EVAL1Z.pdf

一、ISL6323 概述

ISL6323 支持通過 6 位并行 VID 接口（PVI）或串行 VID 接口（SVI）運行的 AMD 處理器的混合電源控制。它具有雙輸出功能，多相控制器用于支持單平面 VDD 核心電壓，單相控制器在 SVI 模式下為北橋（VDDNB）供電。在 PVI 模式下，僅多相控制器處于活動狀態，以支持僅單平面 VDD 的處理器。

ISL6323 采用 48 引腳、7mmx7mm QFN 封裝。ISL6323EVAL1Z 評估板則為設計師提供了一個易于使用的平臺，可全面評估 ISL6323 控制器的所有功能。該評估板可配置為在多相核心調節器中使用兩到四個通道進行核心調節，還可以通過 PC 向 ISL6323 發送 PVI 和 SVI 命令，并通過板載負載瞬態發生器查看調節器（核心和北橋）的響應。

二、參考設計

電壓調節

在并行 VID 接口（PVI）模式下，ISL6323EVAL1Z 評估板通過多相 DC/DC 調節器調節核心電壓軌 VCORE。在串行 VID 接口（SVI）模式下，它通過多相 DC/DC 調節器調節 VCORE，通過單相 DC/DC 調節器調節北橋電壓軌 VNB。

規格要求

三、快速啟動評估

供電建議

ISL6323EVAL1Z 評估板開箱即用，但建議使用實驗室電源，因為它提供了更多的靈活性和監控能力。板上有三個標記的香蕉插孔，分別用于連接 +12V、+5V 電源和接地。

監測與控制

評估板有四個探頭插座，用于監測核心和北橋的輸出以及瞬態負載。還有單獨標記的探頭點，提供 Kelvin 連接，方便設計師監測感興趣的信號。

開關功能

板上有四個開關，各有其用途。“EN” 開關用于啟用或禁用輸出軌的調節；“VFIXEN” 開關在 SVI 模式下使用；另外兩個開關分別用于啟用或禁用核心和北橋的瞬態負載發生器。

LED 指示

板上有兩個 LED 指示燈，分別顯示 VDDPWRGD 信號和 PWROK 信號的狀態，紅色表示低電平，綠色表示高電平。

USB 通信

評估板還包括一個 USB 端口，可與 PC 通信。通過從 Intersil 網站下載特定的軟件和驅動程序，能進行更廣泛的評估。

四、推薦測試設備

為了全面測試 ISL6323 的功能，建議使用以下設備：

1. 能夠提供 +12V 和至少 15A 的實驗室電源。
2. 能夠提供 +5V 和至少 2A 的實驗室電源。
3. 一個或多個能夠吸取高達 95A 電流的電子負載（可并聯）。
4. 4 通道示波器及探頭。
5. 精密數字萬用表。
6. 裝有 ISL6323 控制軟件和驅動程序的個人計算機。

五、電路設置

開關設置

連接負載

• 核心調節器：板頂部有兩組接線片，可用于將外部負載連接到核心調節器。核心調節器能夠支持 95A 的連續電流，可通過并聯多個負載并使用短的低規格電線連接來實現。
• 北橋調節器：北橋調節器有一組接線片，用于連接外部負載，設計支持高達 30A 的連續電流，建議使用低規格電線進行短連接。

連接探頭

需要注意的是，ISL6323 采用遠程感應技術來精確調節核心和北橋輸出軌，在連接探頭時要避免形成接地環路。

USB 連接

在給評估板供電之前，先將 USB 電纜連接到評估板和 PC，并打開通信軟件。如果尚未安裝 Intersil PC/Eval 板 USB 軟件，可參考相關說明進行安裝和使用。

連接電源

在連接電源之前，應關閉電源或禁用輸出。雖然可以使用 ATX 電源，但建議使用實驗室電源。將 +12V 和 +5V 電源分別連接到相應的香蕉插孔，接地連接到標記為 GND 的插孔。

六、操作性能

啟動過程

• PVI 模式：當所有 POR 條件滿足且 ENABLE 引腳電壓超過上升閾值時，核心輸出將升至規定的 VID 代碼，VDDPWRGD 信號將變為高電平。
• SVI 模式：所有 POR 條件滿足且 ENABLE 引腳電壓超過上升閾值后，核心調節器和北橋調節器將升至相同的金屬 VID 水平，VDDPWRGD 信號變為高電平。只有當 PWROK 輸入被系統設置為高電平時，ISL6323 才會識別 SVI 命令。

穩態性能

核心調節器輸出的紋波電壓小于 10mVP - P，北橋調節器輸出的紋波電壓約為 20mVP - P。

SVI VID 轉換

當 PWROK 信號變為高電平時，ISL6323 會接受并響應 SVI 命令（僅識別 VID 更改命令）。在更改 VID 級別時，ISL6323 保持約 3mV/μs 的壓擺率。

返回金屬 VID

如果 PWROK 信號變為低電平，ISL6323 將立即將核心和北橋輸出電平升至金屬 VID 水平。如果輸出電壓超出 VDDPWRGD 窗口，VDDPWRGD 信號將變為低電平，直到輸出恢復到窗口內。

瞬態響應

核心和北橋調節器對大負載瞬變具有快速穩定的響應。在負載應用和釋放過程中，輸出電壓能保持在規定的 AC 和 DC 限制范圍內。

受控關機

通過 ENABLE 引腳禁用 ISL6323 時，輸出軌會逐步下降。

效率

4 通道核心調節器在可用負載范圍內效率保持在 80% 以上，北橋調節器在可用負載范圍內效率保持在 84% 以上。

七、板布局考慮

ISL6323EVAL1Z 評估板采用四層 2oz 銅設計，各層有不同的功能，以提供強大的性能和最小的噪聲注入。具體布局要點如下：

1. 頂層用于放置所有組件、路由信號跡線和一些電源跡線及銅填充。
2. 第二層是專用接地平面，減少寄生效應并屏蔽 IC 免受輻射噪聲影響。
3. 第三層僅用于電源，大面積銅用于輸入電源、輸出電源和相節點，降低阻抗。
4. 底層用于信號跡線和一些電源跡線及銅填充。

ISL6323 IC 采用 48 引腳 QFN 封裝，中心大焊盤必須接地，接受的焊盤應至少有四到五個均勻分布的接地過孔。所有小信號組件應盡可能靠近 ISL6323 IC 放置，輸入軌上的高頻去耦電容應靠近上 MOSFET 的漏極。MOSFET 柵極跡線應具有最小寬度，層過渡應使用兩個過孔。電流感測跡線應小心路由，避免與噪聲節點重疊。

八、評估板定制

設計師可以根據不同需求對 ISL6323EVAL1Z 評估板進行修改，例如：

1. 更改輸出電感，可能需要重新調整電流感測的 RC 濾波器。
2. 調整輸入和輸出電容。
3. 修改過流跳閘點。
4. 改變核心調節器的活動相數。
5. 調整 PVCC 電壓。
6. 改變上、下 MOSFET 的數量。
7. 調整開關頻率。
8. 啟用/禁用輸出下垂和控制負載線。
9. 調整正或負偏移電壓。

九、總結

ISL6323EVAL1Z 是一個多功能平臺，使設計師能夠全面了解 ISL6323 在為 AMD 單平面或分離平面處理器供電時的功能。同時，該評估板具有足夠的靈活性，允許設計師根據不同需求進行修改。通過合理的設計和使用，ISL6323 能夠為 AMD 處理器提供穩定可靠的電源解決方案。

大家在使用 ISL6323 進行設計時，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。