臺灣博碩士論文加值系統

本論文中，實現一個完全符合Intel® VR12.5的數位控制電壓調節模組。在提出的系統中，採用四相降壓轉換器拓撲。一個IR3581雙迴路數位多相式降壓控制晶片用來作為數位控制器，IR3578整合型同步降壓驅動IC用來實現功率級。使用數位控制器和整合型驅動晶片的優點包括更少的外圍元件和高設計靈活性。
IR3581控制器的主要功能包括數位控制補償、動態相位控制(Dynamic Phase Control, DPC)、主動式暫態演算法(Adaptive Transient Algorithm, ATA)，DPC根據負載電流自動增加/減少相位，將改善轉換器在輕負載條件下的效率；基於非線性控制PWM演算的ATA具有最大限度地減少輸出電容的數量。實驗結果驗證了所研製的系統能夠滿足Intel® VR12.5規範，且測量效率高於94%。

In this thesis, a digitally-controlled voltage regulation module (VRM) which is fully compliant with Intel® VR12.5 specifications is implemented. In the presented system, a four-phase buck converter topology is adopted. An IR3581 dual-loop digital multi-phase buck controller is utilized as the digital controller, and IR3578 integrated synchronous buck driver IC is used to implement the power stage. Advantages of using a digital controller and integrated driver chip include fewer peripheral components and high design flexibility.
Main features of IR3581 controller include digital compensator design, dynamic phase control (DPC) and adaptive transient algorithm (ATA). DPC automatically adds/drops phases based upon load current, which will improve the converter efficiency at light load condition. ATA based on non-linear digital PWM algorithms can minimize bulk output capacitors. Experimental results validate that the implemented system can meet the Intel® VR12.5 specifications, and the measured efficiency is higher than 94%.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 論文大綱 2
第二章 多相式直流降壓轉換器工作原理 3
2.1 傳統降壓型轉換器原理與分析 3
2.2 同步降壓型轉換器電路原理與分析 7
2.3 單相式同步降壓型轉換器 9
2.3.1 單相式同步降壓型轉換器電路原理與動作分析 9
2.3.2 單相式同步降壓轉換器導通模式 15
2.4 多相式同步降壓型轉換器 15
2.4.1 多相式同步降壓型轉換器電路簡介 15
2.4.2 四相交錯式降壓轉換器原理 17
第三章 設計考量與相關規範 21
3.1 VR12.5與直流負載線斜率設計規範與漣波 21
3.2 輸出負載暫態與響應 25
3.3 省電功能的電源狀態切換與自動相位切減技術 27
3.4 過載電流保護 30
第四章 硬體電路實現 31
4.1 控制晶片及功率級驅動單元之簡介 32
4.2 控制晶片及功率級驅動單元腳位及功能說明 36
4.2.1 IR3581腳位簡述及功能 36
4.2.2 功率級驅動晶片組IR3578腳位簡述及功能 41
4.3 控制器內部動作原理說明 45
4.4 控制晶片人機介面操作簡述 49
第五章 實際量測與討論 62
5.1 直流負載線驗證 63
5.2 轉換器效率驗證 66
5.3 設計切換頻率、輸出漣波以及多相交錯導通驗證 68
5.4 暫態響應量測驗證與主動式暫態演算法 74
5.5 系統平均電流驗證 79
5.6 驗證討論 86
第六章 結論與未來研究方向 89
6.1 結論 89
6.2 未來研究方向 90
參考文獻 91

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