一項基于多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)技術(shù)的節(jié)能模塊設(shè)計
發(fā)布時間:2021-08-08 07:26
目前處理器的供電單元大多采用高效能穩(wěn)壓模組(VRM)——多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊。鑒于目前CPU的性能和功耗有著直接的關(guān)系。目前的CPU仍占據(jù)電腦主板的大部分功耗。如果此部分電路效率相對較低,無疑浪費很多電能。根據(jù)已知的條件選擇恰當?shù)钠骷瓦m當頻率提高效率以外,其他在電路效率的提高方面已出現(xiàn)瓶頸。鑒于此現(xiàn)狀,很多IC廠商都提供了自己的解決方案:一些公司IC(芯片)提供了輕負載情況下的Skip Mode(跳轉(zhuǎn)模式)、Burst mode(觸發(fā)模式)等模式。對于重負載,沒有比較有效的解決方案。應(yīng)運而生的——在不同負載情況下切換相數(shù),改進并兼顧了以上輕重負載關(guān)系,成為提高效率的一種有效途徑。本論文通過對VRM架構(gòu)的研究分析,介紹了電路的主功耗元件。相比傳統(tǒng)CPU供電模塊,本論文設(shè)計采用了新技術(shù)——不同負載切換不同相數(shù)的VRM設(shè)計方案,實現(xiàn)動態(tài)負載具有高效率的優(yōu)點。通過對相數(shù)切換的VRM電源模塊設(shè)計以及對電路板效率的測試與分析,驗證了此方案相比傳統(tǒng)固定相數(shù)方案的優(yōu)越性——整體節(jié)能效果明顯。本論文實際設(shè)計了一項4相切換到8相的VRM電源模塊。分析和設(shè)置了最佳切換相,并且通過理論軟件仿真不同相數(shù)隨負載...
【文章來源】:蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
中文摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊介紹
1.2 研究背景及目前國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.3 論文主要工作及技術(shù)要點
1.4 論文章節(jié)的組成
第二章 多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)節(jié)能原理
2.1 CPU 供電電路效率介紹
2.2 多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)技術(shù)
2.2.1 電腦主板的電源基本架構(gòu)
2.2.2 VRM 的構(gòu)成和功耗元件的介紹
2.3 節(jié)能技術(shù)介紹
2.3.1 CPU 自身節(jié)能
2.3.2 CPU 外圍供電節(jié)能
2.3.3 節(jié)能技術(shù)方案
2.3.4 切換相數(shù)提高效率方案
第三章 節(jié)能方案設(shè)計
3.1 多相直流轉(zhuǎn)換節(jié)能電路設(shè)計的整體架構(gòu)
3.2 控制IC 和驅(qū)動IC 的選擇
3.3 MOSFET 和電感電容的選擇
3.3.1 MOSFET 的選擇
3.3.2 電感的選擇
3.3.3 電容的選擇
3.4 電流感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
3.5 切換電路的設(shè)計
3.5.1 理論仿真
3.5.2 切換點設(shè)定
3.5.3 切換相的選擇
3.6 補償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
3.6.1 補償電路介紹
3.6.2 補償電路的計算
第四章 板級設(shè)計與實測
4.1 流程圖
4.2 原理圖
4.3 PCB 版圖
4.4 測試條件和測試平臺
4.5 實測效率
4.6 仿真與實測數(shù)據(jù)比較
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
附錄A 元件參數(shù)
附錄B IC 和外圍電路設(shè)計
附錄C TypeIII 公式推導(dǎo)
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]同步整流技術(shù)及其在DC/DC變換器中的應(yīng)用[J]. 沙占友,王彥朋,于鵬. 電源技術(shù)應(yīng)用. 2004(12)
[2]同步整流器中MOSFET的雙向?qū)щ娞匦院驼鲹p耗研究[J]. 胡宗波,張波. 中國電機工程學(xué)報. 2002(03)
[3]開關(guān)電源的一種軟啟動時間常數(shù)計算方法[J]. 何益宏,梁春賢. 廣西師院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2000(02)
本文編號:3329508
【文章來源】:蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:71 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
中文摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)模塊介紹
1.2 研究背景及目前國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.3 論文主要工作及技術(shù)要點
1.4 論文章節(jié)的組成
第二章 多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)節(jié)能原理
2.1 CPU 供電電路效率介紹
2.2 多相直流轉(zhuǎn)換開關(guān)技術(shù)
2.2.1 電腦主板的電源基本架構(gòu)
2.2.2 VRM 的構(gòu)成和功耗元件的介紹
2.3 節(jié)能技術(shù)介紹
2.3.1 CPU 自身節(jié)能
2.3.2 CPU 外圍供電節(jié)能
2.3.3 節(jié)能技術(shù)方案
2.3.4 切換相數(shù)提高效率方案
第三章 節(jié)能方案設(shè)計
3.1 多相直流轉(zhuǎn)換節(jié)能電路設(shè)計的整體架構(gòu)
3.2 控制IC 和驅(qū)動IC 的選擇
3.3 MOSFET 和電感電容的選擇
3.3.1 MOSFET 的選擇
3.3.2 電感的選擇
3.3.3 電容的選擇
3.4 電流感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
3.5 切換電路的設(shè)計
3.5.1 理論仿真
3.5.2 切換點設(shè)定
3.5.3 切換相的選擇
3.6 補償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
3.6.1 補償電路介紹
3.6.2 補償電路的計算
第四章 板級設(shè)計與實測
4.1 流程圖
4.2 原理圖
4.3 PCB 版圖
4.4 測試條件和測試平臺
4.5 實測效率
4.6 仿真與實測數(shù)據(jù)比較
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
附錄A 元件參數(shù)
附錄B IC 和外圍電路設(shè)計
附錄C TypeIII 公式推導(dǎo)
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]同步整流技術(shù)及其在DC/DC變換器中的應(yīng)用[J]. 沙占友,王彥朋,于鵬. 電源技術(shù)應(yīng)用. 2004(12)
[2]同步整流器中MOSFET的雙向?qū)щ娞匦院驼鲹p耗研究[J]. 胡宗波,張波. 中國電機工程學(xué)報. 2002(03)
[3]開關(guān)電源的一種軟啟動時間常數(shù)計算方法[J]. 何益宏,梁春賢. 廣西師院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2000(02)
本文編號:3329508
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