用 ISL6323 为 AMD 处理器供电：设计与评估全解析

在电子设计领域，为 AMD 处理器提供稳定可靠的电源是至关重要的。ISL6323 作为一款支持 AMD 处理器混合电源控制的芯片，在这方面表现出色。今天，我们就来深入探讨一下如何使用 ISL6323 为 AMD 单平面和分离平面处理器供电，以及相关评估板的使用和设计要点。

文件下载：ISL6323EVAL1Z.pdf

一、ISL6323 概述

ISL6323 支持通过 6 位并行 VID 接口（PVI）或串行 VID 接口（SVI）运行的 AMD 处理器的混合电源控制。它具有双输出功能，多相控制器用于支持单平面 VDD 核心电压，单相控制器在 SVI 模式下为北桥（VDDNB）供电。在 PVI 模式下，仅多相控制器处于活动状态，以支持仅单平面 VDD 的处理器。

ISL6323 采用 48 引脚、7mmx7mm QFN 封装。ISL6323EVAL1Z 评估板则为设计师提供了一个易于使用的平台，可全面评估 ISL6323 控制器的所有功能。该评估板可配置为在多相核心调节器中使用两到四个通道进行核心调节，还可以通过 PC 向 ISL6323 发送 PVI 和 SVI 命令，并通过板载负载瞬态发生器查看调节器（核心和北桥）的响应。

二、参考设计

电压调节

在并行 VID 接口（PVI）模式下，ISL6323EVAL1Z 评估板通过多相 DC/DC 调节器调节核心电压轨 VCORE。在串行 VID 接口（SVI）模式下，它通过多相 DC/DC 调节器调节 VCORE，通过单相 DC/DC 调节器调节北桥电压轨 VNB。

规格要求

为满足特定规格，核心调节器设置了 35mV 的空载偏移，启用了下垂功能，并应用了 0.75mΩ 的负载线，这样在保持符合交流和直流规格的同时，还能减少输出电容。相关电气规格如下：		CORE	NB
ILOAD_MAX	95A	20A
DC Tolerance	±50mV	±50mV
AC Tolerance	-140/+150mV	-140/+150mV
ILOAD_STEP_MAX	70A	12A
LOAD/dt MAX	400A/µs	400A/µs
IOCP_TRIP	130A	30A

三、快速启动评估

供电建议

ISL6323EVAL1Z 评估板开箱即用，但建议使用实验室电源，因为它提供了更多的灵活性和监控能力。板上有三个标记的香蕉插孔，分别用于连接 +12V、+5V 电源和接地。

监测与控制

评估板有四个探头插座，用于监测核心和北桥的输出以及瞬态负载。还有单独标记的探头点，提供 Kelvin 连接，方便设计师监测感兴趣的信号。

开关功能

板上有四个开关，各有其用途。“EN” 开关用于启用或禁用输出轨的调节；“VFIXEN” 开关在 SVI 模式下使用；另外两个开关分别用于启用或禁用核心和北桥的瞬态负载发生器。

LED 指示

板上有两个 LED 指示灯，分别显示 VDDPWRGD 信号和 PWROK 信号的状态，红色表示低电平，绿色表示高电平。

USB 通信

评估板还包括一个 USB 端口，可与 PC 通信。通过从 Intersil 网站下载特定的软件和驱动程序，能进行更广泛的评估。

四、推荐测试设备

为了全面测试 ISL6323 的功能，建议使用以下设备：

1. 能够提供 +12V 和至少 15A 的实验室电源。
2. 能够提供 +5V 和至少 2A 的实验室电源。
3. 一个或多个能够吸取高达 95A 电流的电子负载（可并联）。
4. 4 通道示波器及探头。
5. 精密数字万用表。
6. 装有 ISL6323 控制软件和驱动程序的个人计算机。

五、电路设置

开关设置

评估板上的四个开关功能如下：	SWITCH	状态	FUNCTION
ENABLE	ON	在满足 ISL6323 的所有 POR 条件下，允许调节输出轨
	OFF	禁用输出轨的调节
VFIXEN	Low	仅适用于 SVI 模式，模拟处理器存在，识别正常金属 VID 和 SVI 代码
	High	仅适用于 SVI 模式，模拟无处理器，不识别 SVI 代码
CORE_TRANSIENT	ON	启用核心调节器的瞬态负载发生器
	OFF	禁用核心调节器的瞬态负载发生器
NB_TRANSIENT	ON	启用北桥调节器的瞬态负载发生器
	OFF	禁用北桥调节器的瞬态负载发生器

连接负载

• 核心调节器：板顶部有两组接线片，可用于将外部负载连接到核心调节器。核心调节器能够支持 95A 的连续电流，可通过并联多个负载并使用短的低规格电线连接来实现。
• 北桥调节器：北桥调节器有一组接线片，用于连接外部负载，设计支持高达 30A 的连续电流，建议使用低规格电线进行短连接。

连接探头

评估板上有多个监测位置，具体如下：	TYPE	VOLTAGE	REF DES
POST	+5V	TP7
	+12V	TP8
	PVCC	TP6
	GND	TP1, TP9,TP19,TP20
TEST POINT	VDDPWRGD	TP18
	PWROK	TP17
	VCC	TP2
	EN	TP3
	VIDO/NVFIXEN	TP11
	VID1/SEL	TP12
	VID2/SVD	TP13
	VID3/SVC	TP14
	VID4	TP15
	VID5	TP16
	+1.8V	TP10
	FB	TP100
	COMP	TP101
	RSET	TP102
	VCORE+	TP109
	VCORE-	TP110
	PH1	TP103
	PH2	TP104
	PH3	TP105
	PH4	TP106
	FBNB	TP200
	COMP_NB	TP201
	V_NB+	P6
	VNB-	P7
	PH NB	TP202
SCOPE	V CORE	SP101
PROBE SOCKET	CORE LOAD	SP2
	V NB	SP201
	NBLOAD	SP1

需要注意的是，ISL6323 采用远程感应技术来精确调节核心和北桥输出轨，在连接探头时要避免形成接地环路。

USB 连接

在给评估板供电之前，先将 USB 电缆连接到评估板和 PC，并打开通信软件。如果尚未安装 Intersil PC/Eval 板 USB 软件，可参考相关说明进行安装和使用。

连接电源

在连接电源之前，应关闭电源或禁用输出。虽然可以使用 ATX 电源，但建议使用实验室电源。将 +12V 和 +5V 电源分别连接到相应的香蕉插孔，接地连接到标记为 GND 的插孔。

六、操作性能

启动过程

• PVI 模式：当所有 POR 条件满足且 ENABLE 引脚电压超过上升阈值时，核心输出将升至规定的 VID 代码，VDDPWRGD 信号将变为高电平。
• SVI 模式：所有 POR 条件满足且 ENABLE 引脚电压超过上升阈值后，核心调节器和北桥调节器将升至相同的金属 VID 水平，VDDPWRGD 信号变为高电平。只有当 PWROK 输入被系统设置为高电平时，ISL6323 才会识别 SVI 命令。

稳态性能

核心调节器输出的纹波电压小于 10mVP - P，北桥调节器输出的纹波电压约为 20mVP - P。

SVI VID 转换

当 PWROK 信号变为高电平时，ISL6323 会接受并响应 SVI 命令（仅识别 VID 更改命令）。在更改 VID 级别时，ISL6323 保持约 3mV/µs 的压摆率。

返回金属 VID

如果 PWROK 信号变为低电平，ISL6323 将立即将核心和北桥输出电平升至金属 VID 水平。如果输出电压超出 VDDPWRGD 窗口，VDDPWRGD 信号将变为低电平，直到输出恢复到窗口内。

瞬态响应

核心和北桥调节器对大负载瞬变具有快速稳定的响应。在负载应用和释放过程中，输出电压能保持在规定的 AC 和 DC 限制范围内。

受控关机

通过 ENABLE 引脚禁用 ISL6323 时，输出轨会逐步下降。

效率

4 通道核心调节器在可用负载范围内效率保持在 80% 以上，北桥调节器在可用负载范围内效率保持在 84% 以上。

七、板布局考虑

ISL6323EVAL1Z 评估板采用四层 2oz 铜设计，各层有不同的功能，以提供强大的性能和最小的噪声注入。具体布局要点如下：

1. 顶层用于放置所有组件、路由信号迹线和一些电源迹线及铜填充。
2. 第二层是专用接地平面，减少寄生效应并屏蔽 IC 免受辐射噪声影响。
3. 第三层仅用于电源，大面积铜用于输入电源、输出电源和相节点，降低阻抗。
4. 底层用于信号迹线和一些电源迹线及铜填充。

ISL6323 IC 采用 48 引脚 QFN 封装，中心大焊盘必须接地，接受的焊盘应至少有四到五个均匀分布的接地过孔。所有小信号组件应尽可能靠近 ISL6323 IC 放置，输入轨上的高频去耦电容应靠近上 MOSFET 的漏极。MOSFET 栅极迹线应具有最小宽度，层过渡应使用两个过孔。电流感测迹线应小心路由，避免与噪声节点重叠。

八、评估板定制

设计师可以根据不同需求对 ISL6323EVAL1Z 评估板进行修改，例如：

1. 更改输出电感，可能需要重新调整电流感测的 RC 滤波器。
2. 调整输入和输出电容。
3. 修改过流跳闸点。
4. 改变核心调节器的活动相数。
5. 调整 PVCC 电压。
6. 改变上、下 MOSFET 的数量。
7. 调整开关频率。
8. 启用/禁用输出下垂和控制负载线。
9. 调整正或负偏移电压。

九、总结

ISL6323EVAL1Z 是一个多功能平台，使设计师能够全面了解 ISL6323 在为 AMD 单平面或分离平面处理器供电时的功能。同时，该评估板具有足够的灵活性，允许设计师根据不同需求进行修改。通过合理的设计和使用，ISL6323 能够为 AMD 处理器提供稳定可靠的电源解决方案。

大家在使用 ISL6323 进行设计时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。