ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1评估板：高性能主板电源控制解决方案

在当今高性能台式PC架构中，对电源解决方案的要求越来越高，不仅需要更高的集成度，还需要降低系统级成本。Intersil的ISL6523和ISL6524控制器就是为满足这些需求而设计的。本文将详细介绍基于这两款控制器的ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1评估板，帮助电子工程师更好地了解和使用它们。

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一、ISL6523和ISL6524控制器概述

ISL6523和ISL6524是复杂的控制器，它们将开关调节器和线性控制器集成在一个封装中。ISL6523集成了两个开关调节器和两个线性控制器，而ISL6524集成了一个开关调节器和三个线性控制器。这些控制器采用电压模式控制架构，通过高增益带宽积误差放大器、高精度参考和连续自适应直通保护，确保了高电路性能。同时，它们还提供了过流、过压保护以及故障状态信号和/或关机等功能，非常适合微处理器点负载电源解决方案。

二、评估板功能与输出

ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1评估板提供了4路输出调节器解决方案，旨在为微处理器核心（1.05V - 1.825V）、AGTL + 通信总线（1.2V）、4X AGP视频（1.5V）和ICH/MCH芯片组核心（1.8V）供电。

不过需要注意的是，评估板并非设计用于长时间支持超过15A的连续VCORE输出电流。当测试VOUT1输出电流超过15A时，应将导通时间限制在2分钟以内，然后关闭至少4分钟。

三、评估板设置

（一）电源选择

评估板主要设计为通过ATX电源供电，但也可以使用标准实验室电源。使用实验室电源时，需要将5V、16A电源连接到+5VIN输入，3.3V、6A电源连接到+3.3VIN输入，+12V、100mA电源连接到+12VIN输入，并使用小跳线将+5VIN和+5VSB输入连接起来。使用ATX电源时，只需将20针ATX连接器连接到板上的J1配对连接器即可。

（二）开关设置

1. 电源开关：确保“ATX ON”（SW2）开关处于关闭位置（杠杆远离“ATX ON”标记）。
2. 核心电压设置：通过SW1和片上D/A转换器，根据IC数据手册中的对应表格设置VCORE（VOUT1）输出的电压。

四、评估板操作

（一）供电

如果使用实验室电源，打开电源；如果使用ATX电源，将其插入市电并打开AC开关。“ATX OFF” LED应亮起，表示板上有5V待机电源。打开“ATX ON”开关后，“ATX OFF” LED应熄灭，随后“VTT PGOOD”、“POWER GOOD”和“ATX PGOOD” LED应亮起，表示所有输出和ATX电源提供的输入电压正常。

（二）波形和输出质量检查

在施加偏置电压后，评估板会立即启动。可以使用示波器或其他实验室设备研究在各种负载条件下受控电压的上升和调节情况。为了获得最大的通用性，建议使用可编程电子负载。

（三）故障处理

当出现故障情况（线性输出欠压或开关输出过流）时，整个IC会关闭并尝试重新启动。如果任何输出连续出现三次故障情况（VOUT4，1.8V输出出现一次故障），芯片将锁定关闭。

五、参考设计

（一）电路板设计

评估板采用2盎司、4层印刷电路板。大部分特定于评估板的组件（在实际计算机应用中不需要的组件）位于板的底部，而用于示例典型应用的组件以及用户界面（输入/输出端子、测试点、开关等）位于板的顶部。

（二）VOUT1调节

核心调节器（VOUT1）设计符合特定的调节范围。在DAC设置为1.750V的调节点时，输出电压符合规定的调节限制。虽然下垂（轻载电压与重载电压之间的差异）与DAC设置无关，但偏移会呈现比例依赖关系。

（三）设计范围

评估板设计满足表1中描述的最大输出负载。动态输出容差和电流额定值可以通过适当选择ISL6523或ISL6524外部的组件来调整。从热性能角度来看，不要在超过设计范围的输出电流水平下长时间运行评估板。

六、性能测试

（一）软启动启动

以ISL6524EVAL1为例，在启动过程中，1.8VMCH输出首先开始上升，随后1.2VVTT输出开始上升，最后VCORE和1.5VAGP输出上升，直到所有输出都在调节范围内。

（二）电源良好操作

ISL6523和ISL6524输出两个PGOOD指示灯。VTTPG在1.2VVTT输出超过1.08V（90%）时保持高电平，PGOOD在VCORE在电源良好限制范围内（±10%）、所有线性输出高于欠压（UV）阈值且VTTPG也为高电平时为高电平。

（三）瞬态响应

评估板在瞬态响应测试中，根据表2的负载情况进行测试，记录每个输出的响应。结果表明，评估板在不同负载变化下能够保持较好的输出稳定性。

（四）输出短路保护

当开关输出过流或线性输出欠压时，整个芯片会关闭。芯片有两个独立的故障计数器，当输出1或3连续出现三次故障事件，或输出2连续出现三次故障事件时，芯片将锁定关闭。

（五）开关调节器效率

在仅加载开关部分（VCORE）的情况下，ISL6524EVAL1评估板的转换效率如图7所示。测量在室温下进行，线性输出开路，空气流量为100 LFM。

七、评估板修改

（一）输出电压调整

ISL6523和ISL6524控制的所有线性输出可以通过连接VSEN引脚到各自输出的电阻分压器进行调整。在调整线性调节器的输出电压时，应注意数据手册中推荐的电阻值选择指南。为了最小化与内部电阻分压器的直流设置点干扰，建议外部电阻分压器组件的并联组合保持在2kΩ至5kΩ以下。此外，ISL6524可以通过接地FIX引脚绕过内部电阻分压器。

（二）双处理器GTL VTT和通用AGP支持

由于两个IC的输出电压是固定的，需要实现一个外部电路来帮助在两个输出电压设置之间切换给定输出。推荐的双处理器GTL VTT和通用AGP支持电路如图8和图9所示。

（三）提高输出电压容差

提高输出电压容差的关键是识别影响它的参数，并采取措施进行改进。对于AC容差，可以使用低ESR/ESL输出电容器（如表面贴装钽电容器）和/或增加陶瓷电容器来减少输出电压波形中的高dV/dt尖峰。对于DC容差，可以使用精密电阻来提高DC反馈路径的精度。

（四）VRM8.5合规性

为了使评估板符合VRM8.5标准，需要在VOUT1输出并联一个额外的电容器，并在C1并联一个额外的输入电容器。不过，符合这些标准并不直接依赖于特定的电容器技术，可以使用不同供应商的电容器来满足输出调节要求。

八、总结

ISL6523EVAL1和ISL6524EVAL1评估板为奔腾3后期计算机系统提供了高度集成的系统电源控制解决方案。典型的实现只需要最少的努力和少量的外部组件，同时提供了一系列标准功能。电子工程师在使用这些评估板时，应根据实际需求进行合理的设置和调整，以充分发挥其性能。你在使用这类评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。