[发明专利]主机板上的多相式电压调整器

说明书

技术领域

本发明涉及一种主机板上的电压调整器，且特别涉及一种主机板上的多相式电压调整器。

背景技术

一般来说，计算机系统中会有一个电源供应器，此电源供应器可提供稳定的直流电压，例如12V或者5V，至计算机系统使得计算机系统可以运作。然而，由于中央处理器(CPU)的核心电压(core voltage，Vcore)与电源供应器所提供的直流电压并不相同，因此，在计算机系统的主机板上必须另行提供一电压调整器(voltage regulator，VR)将高的直流电压(例如12V)降压成为中央处理器(CPU)的核心电压(Vcore)(例如1.3V)。而此类型的电压调整器也可称为压降型直流/直流转换电路(buck DC/DC converter)。

請参照图1，其为公知计算机主机板上的单相式电压调整器。该单相式电压调整器包括一脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制单元10、一驱动单元(driver)20、功率级电路(power stage circuit)30。其中，PWM控制单元10可以输出一脉冲信号(PWM)至驱动单元20。

再者，驱动单元20中有一引导逻辑电路(steering logic circuit)22以及二驱动电路(driving circuit)24、26。该引导逻辑电路22根据脉冲信号产生第一信号与第二信号，而二驱动电路24、26分别接收第一信号与第二信号后产生第一驱动信号S1与第二驱动信号S2。

再者，功率级电路30中包括一上功率晶体管(upper power FET)M1、一下功率晶体管(lower power FET)M2、一输出电感(output inductor)L、一电流感测电阻(current sense resistor)Rs、输出电容(output capacitor)Co。其中，上功率晶体管M1漏极(D)连接至一电源电压(Vcc)，上功率晶体管M1栅极(G)接收第一驱动信号S1，上功率晶体管M1源极(S)连接至输出电感L的第一端。下功率晶体管M2漏极(D)连接至输出电感L的第一端，下功率晶体管M2栅极(G)接收第二驱动信号S2，下功率晶体管M1源极(S)连接至接地端(GND)。再者，电流感测电阻Rs连接于输出电感L的第二端与核心电压输出端(Vcore)之间。而输出电容Co连接于核心电压输出端(Vcore)与接地端(GND)之间。

再者，核心电压输出端(Vcore)可连接至主机板上的电源层(power layer，未图示)，而电源层则接至中央处理器(CPU)用以提供中央处理器(CPU)所需的核心电压(Vcore)；再者，上功率晶体管M1与下功率晶体管M2为n型金属氧化物半导体晶体管(n-MOSFET)，而电源电压(Vcc)为12V。

由于第一驱动信号与第二驱动信号的驱动，输出电感L以及电流感测电阻Rs上会产生一输出电流(Io)至中央处理器(CPU)。而根据输出电流(Io)的大小可以得知中央处理器(CPU)是处于高运转负载或者是低运转负载。当中央处理器(CPU)是处于高运转负载时，根据电流感测电阻Rs上的感测电压(Vs)，PWM控制单元10上的反馈逻辑电路(feedback logic circuit)12可以接收感测电压(Vs)，并增加脉冲信号(PWM)的脉冲宽度(pulse width)用以提高输出电流(Io)；反之，当中央处理器(CPU)是处于低运转负载时，根据电流感测电阻Rs上的感测电压(Vs)，PWM控制单元10上的反馈逻辑电路(feedback logic circuit)12可以接收感测电压(Vs)，并减少脉冲信号(PWM)的脉冲宽度(pulse width)，用以减少输出电流(Io)。

再者，由于中央处理器(CPU)的操作频率日益提升，相对地，中央处理器(CPU)所需的功率(瓦数)也大幅成长。公知的单相式电压调整器无法提供足够的电流至中央处理器(CPU)。因此，现今的主机板上中央处理器(CPU)所供应的电流皆是利用多相式电压调整器(multi-phase voltage regulator)来实现。