vrm的频率响应
所有用于高速数字处理器的vrm都旨在高速供电，同时保持电压下降和纹波的稳定输出。vrm还通过电压/频率缩放执行重要的管理任务，有效地调制输出电压，以提供节能和更高的效率。这些开关转换器从高输入电压提供高效的功率转换，并且在数据中心环境中输入电压一直在不断提高。
对于VRM布局设计人员来说，涉及到的低核心电压要求PCB中正确的PDN设计，以及电路中正确的反馈回路设计。今天，我们不能总是假设VRM中使用的组件能够始终自己提供稳定的电源，设计人员可以实现一些简单的布局实践，以帮助VRM电路的电压补偿。
用于高速处理器的vrm
VRMs是一种特殊类型的开关DC/DC转换器，设计用于直接与cpu和gpu等处理器一起工作，尽管它们也可以与其他大型处理器一起工作，如fpga．像高速处理器这样的快速设备，可以有许多组I/ o同时以快速边缘速率运行。这些处理器通常需要在不同的轨道上提供多个电源电压，而vrm的设计目的是为大型处理器提供这些电源。他们往往具有以下特点:
- 高降压(以前为12v到逻辑电平，目前为48v到逻辑电平)
- 输出电流大
- 快速反馈回路响应时间
- 多相拓扑
- 附加功能，如时钟/频率同步，使能，温度跟踪等。
在这些规范中，对于现代vrm来说最重要的两个规范是反馈响应时间和拓扑结构。vrm使用反馈回路来确保向负载处理器输送功率的调节，并且它们需要快速响应来自处理器的电流需求以保持精确的调节。它们还可以实现多相拓扑，以提供从高电压到低核心电压电平(低至0.8 V)的非常安静的降压，并提供相互隔离的多个核心电压电平。
vrm的频率响应
当I/O开关时，电源从I/O供电轨道被拉入处理器，然后通过缓冲电路输送到输出。PDN部分响应处理器功率需求的能力可以在PDN阻抗谱中看到。通常，我们在阻抗谱中忽略了VRM，但VRM确实在快速功率传输中发挥了作用，特别是在低频下。
典型VRM的频率响应如下图所示。
如果你看一个完整的PDN阻抗谱(如在本文中，请参阅对功率稳定性的影响标题)，就有可能识别出不同组件由于低阻抗而快速响应的频率区域。总之，我们会得到以下一组回应:
组件 |
响应范围 |
VRM |
高达~100千赫 |
散装电容 |
10 kHz-1 MHz |
小型去耦/旁路电容器 |
1 MHz-100 MHz |
平面电容 |
10 MHz-1 GHz |
包电容 |
> 100 MHz |
这些组件的响应范围有些重叠，说明了每个组的感应和电容区域应该重合的地方。
建模VRM
可用于预测其频率响应的VRM模型可能相当复杂，这取决于多相拓扑中的级数和这些电路中使用的组件。VRM模型可以是具有降压/升压拓扑的简单一阶LC模型，也可以是具有多个LC级的非常复杂的高阶模型。这些模型非常简单，可以用SPICE模拟来解决，模拟范围可达MHz范围。
VRM实例如下所示。本设计的目标是实现平坦的阻抗谱，当VRM尝试供电时，该阻抗谱将指示平坦的瞬态响应。由于VRM的输出和控制回路包括无功无源，在传递函数中有可能出现极点，在SPICE仿真中将表现出欠阻尼瞬态响应。输出会有一些感应，但这可以在输出电容阻尼(见下文)。
48V，开关频率1.8 MHz。(源]
在这种类型的模型中有两点需要注意:
- 开关级必须用瞬态仿真建模，需要FFT来预测电路的频率响应
- 会有一些输出电阻和电感，这通常是大多数PDN模拟中唯一包含的两个组件
事实上，该模型是线性的，是什么允许SPICE模拟器预测频率响应(传递函数)用于VRM电路。从这里，您可以识别将导致不稳定的极点，这告诉您从哪里开始在输出上并行添加散装去耦电容器以抑制瞬态响应。一个很好的策略，在这里试图实现一个平坦阻抗是循环电容值与A参数扫描，最终会收敛到产生平坦响应的最佳电容值。
当您在VRM中设计核心调节电路时，请确保使用集成的仿真工具对系统功能进行最准确的评估PSpice软件从节奏．PSpice用户可以访问功能强大的SPICE模拟器以及专业设计功能，如模型创建、绘图和分析工具等等。
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