TPS59650EVM - 753：Intel? IMVP - 7 電源系統(tǒng)評(píng)估模塊深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能對(duì)于整個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）的 TPS59650EVM - 753 評(píng)估模塊，它為 Intel? IMVP - 7 串行 VID（SVID）電源系統(tǒng)提供了一個(gè)完整的解決方案。

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一、模塊概述

TPS59650EVM - 753 評(píng)估模塊專為使用 9V - 20V 輸入總線為 IMVP7 SVID CPU/GPU 電源系統(tǒng)產(chǎn)生 6 個(gè)穩(wěn)壓輸出而設(shè)計(jì)。它特別用于展示 TPS59650 的完整 IMVP7 移動(dòng)功能，同時(shí)提供 GUI 通信編程和多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，方便評(píng)估 TPS59650 的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。

1.1 典型應(yīng)用

該模塊適用于多種場(chǎng)景，如適配器、電池、NVDC 或 3V/5V/12V 導(dǎo)軌的 IMVP7 Vcore 應(yīng)用。

1.2 模塊特性

• 完整解決方案：為 9V - 20V 輸入的 Intel IMVP7 SVID 電源系統(tǒng)提供完整的解決方案。
• GUI 通信：通過 GUI 通信展示完整的 IMVP7 移動(dòng)功能。
• 高輸出電流支持：3 相 CPU Vcore 可支持高達(dá) 94A 的輸出電流，2 相 GPU Vcore 可支持高達(dá) 46A 的輸出電流。
• 頻率和電流限制可選：CPU 和 GPU 電源有 8 種可選的開關(guān)頻率和 8 級(jí)可選的電流限制。
• 輸出使能控制：每個(gè)輸出都有開關(guān)或跳線用于使能控制。
• 動(dòng)態(tài)負(fù)載功能：板載動(dòng)態(tài)負(fù)載適用于 CPU、GPU Vcore 和 VCCIO 輸出。
• 高效高密度：使用 TI 功率塊 MOSFET 實(shí)現(xiàn)高效率和高功率密度。
• 方便的測(cè)試點(diǎn)：提供方便的測(cè)試點(diǎn)，用于探測(cè)關(guān)鍵波形。
• 八層 PCB：采用 1oz 銅的八層 PCB 設(shè)計(jì)。

二、電氣性能規(guī)格

2.1 輸入特性

2.2 輸出特性

• CPU（TPS59650）：輸出電壓 Vcore 典型值為 1.05V，輸出電壓調(diào)節(jié)（線路調(diào)節(jié)）典型值為 0.1%，負(fù)載調(diào)節(jié)（下垂）負(fù)載線為 - 1.9mΩ，輸出電壓紋波在 VBAT = 12V、1.05V/90A（3 相）、300kHz 時(shí)典型值為 25mVpp，輸出負(fù)載電流最大可達(dá) 94A，輸出過流可按相選擇，典型值為 37A，開關(guān)頻率可選，范圍為 250 - 600kHz，滿載效率在 VBAT = 12V、1.05V/95A、300kHz 時(shí)典型值為 80.05%。
• GPU（TPS59650）：輸出電壓 Vcore 典型值為 1.23V，輸出電壓調(diào)節(jié)（線路調(diào)節(jié)）典型值為 0.1%，負(fù)載調(diào)節(jié)（下垂）負(fù)載線為 - 3.9mΩ，輸出電壓紋波在 VBAT = 12V、1.23V/50A（2 相）、385kHz 時(shí)典型值為 30mVpp，輸出負(fù)載電流最大可達(dá) 50A，輸出過流可按相選擇，典型值為 37A，開關(guān)頻率可選，范圍為 275 - 660kHz，滿載效率在 VBAT = 12V、1.23V/50A（2 相）、385kHz 時(shí)典型值為 86.58%。
• 1.05V VCCIO（TPS51219）：輸出電壓典型值為 1.05V，輸出電壓調(diào)節(jié)（線路調(diào)節(jié)）典型值為 0.1%，負(fù)載調(diào)節(jié)典型值為 0.1%，輸出電壓紋波在 VBAT = 12V、1.05V/10A 時(shí)典型值為 30mVpp，輸出負(fù)載電流最大可達(dá) 10A，輸出過流典型值為 16A，開關(guān)頻率可選，典型值為 500kHz，滿載效率在 VBAT = 12V、1.05V/10A 時(shí)典型值為 89.87%。
• DDR3L/DDR4 內(nèi)存導(dǎo)軌（TPS51916）：輸出電壓典型值為 1.2V，輸出電壓調(diào)節(jié)（線路調(diào)節(jié)）典型值為 0.1%，負(fù)載調(diào)節(jié)典型值為 0.1%，輸出電壓紋波在 VBAT = 12V、1.2V/8A 時(shí)典型值為 30mVpp，輸出負(fù)載電流最大可達(dá) 8A，輸出過流典型值為 10A，開關(guān)頻率可選，典型值為 500kHz，滿載效率在 VBAT = 12V、1.2V/8A 時(shí)典型值為 89.07%。

三、測(cè)試設(shè)置

3.1 測(cè)試設(shè)備

• PC 計(jì)算機(jī)：需運(yùn)行 Microsoft Windows XP 或更新版本，具備可用的 USB 端口。
• USB 電纜：標(biāo)準(zhǔn) USB_A 到 USB_B 5 針 Mini - B 電纜。
• TPS59650 USB 驅(qū)動(dòng)和 SVID GUI 安裝：將 setup.exe 和 setup.msi 文件復(fù)制到主機(jī)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行 setup.exe，按照安裝說明安裝驅(qū)動(dòng)和 Texas Instruments SVID GUI。
• DC 源：12VBAT DC 源應(yīng)為 0 - 20V 可變 DC 源，能夠提供 20Adc 電流；5Vin DC 源應(yīng)為 0 - 5V 可變 DC 源，能夠提供 1Adc 電流。
• 儀表：用于測(cè)量 5Vin、12VBAT、CPU Vcore、GPU Vcore、VDDQ 和 VCCIO 等電壓和 12VBAT 輸入電流。
• 負(fù)載：輸出負(fù)載應(yīng)為能夠提供 0 - 90Adc 的電子恒流負(fù)載。
• 示波器：可使用數(shù)字或模擬示波器測(cè)量輸出紋波，示波器應(yīng)設(shè)置為 1MΩ 阻抗、20MHz 帶寬、交流耦合、2us/division 水平分辨率、50mV/division 垂直分辨率。

3.2 推薦線規(guī)

• 5Vin 到 J22（5V 輸入）：推薦使用 1x AWG #18 電線，總長(zhǎng)度小于 4 英尺（輸入 2 英尺，返回 2 英尺）。
• 12VBAT 到 J21（12V 輸入）：推薦使用 1x AWG #16 電線，總長(zhǎng)度小于 4 英尺（輸入 2 英尺，返回 2 英尺）。
• J1、J2、J3（CPU）到負(fù)載或 J4、J5（GPU）到負(fù)載或 J19（VDDQ）到負(fù)載或 J15（VCCIO）到負(fù)載：最小推薦使用 2x AWG #16 電線，總長(zhǎng)度小于 4 英尺（輸出 2 英尺，返回 2 英尺）。

3.3 推薦測(cè)試設(shè)置

在 ESD 工作站工作，確保在處理 EVM 之前，任何腕帶、靴帶或墊子都連接到接地參考。

3.4 USB 電纜連接

使用標(biāo)準(zhǔn) USB_A 和 5 針 Mini_B USB 電纜連接主機(jī)計(jì)算機(jī)和 EVM 上的 J34 USB 端口，EVM 上 USB 端口附近的綠色 LED（D13）將亮起，表示 USB 電纜已連接。

3.5 輸入連接

在連接 5Vin DC 源之前，建議將源電流限制在最大 1A，確保 5Vin 初始設(shè)置為 0V；在連接 12VBAT DC 源之前，建議將源電流限制在最大 10A，確保 12VBAT 初始設(shè)置為 0V。同時(shí)，連接電壓表測(cè)量 5Vin 和 12VBAT 電壓，連接電流表測(cè)量 12VBAT 輸入電流。

3.6 輸出連接

將負(fù)載連接到 J1、J2、J3 并設(shè)置為恒阻模式，在施加 5Vin 和 12VBAT 之前將負(fù)載設(shè)置為吸收 0Adc，用于 CPU 操作；連接電壓表測(cè)量 CPU Vcore 感應(yīng)電壓。

四、配置

4.1 CPU 和 GPU 配置

• 電流限制跳閘選擇：通過 J10（CPU）和 J12（GPU）設(shè)置電流限制跳閘，默認(rèn)設(shè)置為 CPU 和 GPU 均為 5 級(jí)。
• CPU 頻率選擇：通過 J11 設(shè)置 CPU 工作頻率，默認(rèn)設(shè)置為 300kHz。
• GPU 頻率選擇：通過 J13 設(shè)置 GPU 工作頻率，默認(rèn)設(shè)置為 385kHz。
• F2808 DSP 程序模式選擇：通過 J39 設(shè)置 F2808 DSP 程序模式，默認(rèn)設(shè)置為無跳線短路，用于正常操作。
• 5Vin 偏置電壓選項(xiàng)：通過 J33 選擇 5Vin 偏置電壓來源，默認(rèn)設(shè)置為無跳線短路。
• 板載動(dòng)態(tài)負(fù)載選擇：通過 S2 和 S3 設(shè)置板載動(dòng)態(tài)負(fù)載，默認(rèn)設(shè)置為將 S2 和 S3 推到“OFF”位置以禁用板載動(dòng)態(tài)負(fù)載。
• IMVP - 7 VR_ON 啟用選擇：通過 S4 啟用和禁用 IMVP - 7 CPU/GPU，默認(rèn)設(shè)置為將 S4 推到“OFF”位置以禁用 CPU 和 GPU。

4.2 1.2VDDQ、0.6V VTT 和 0.6V VTTREF 配置

通過 J18 和 J17 啟用和禁用控制器，默認(rèn)設(shè)置為 J18 和 J17 的引腳 2 和引腳 3 跳線短路。

4.3 1.05V VCCIO 配置

• 1.05V 啟用選擇：通過 S1 設(shè)置 1.05V 啟用，默認(rèn)設(shè)置為將 S1 推到“OFF”位置。
• VCCIO 輸出電壓選擇：通過 J14 選擇 VCCIO 輸出電壓，默認(rèn)設(shè)置為 J14 的引腳 1 和引腳 2 跳線短路，輸出電壓為 1.05V。
• 板載動(dòng)態(tài)負(fù)載啟用引腳：通過 J23 啟用或禁用板載動(dòng)態(tài)負(fù)載，默認(rèn)設(shè)置為 J23 跳線短路。

五、測(cè)試程序

5.1 線路/負(fù)載調(diào)節(jié)和效率測(cè)量程序

5.1.1 CPU

1. 按照第 4.3 節(jié)至第 4.6 節(jié)和圖 4 所述設(shè)置 EVM。
2. 確保 J39 無跳線短路。
3. 在施加 5Vin 和 12VBAT 之前，確保所有其他跳線配置按照第 5 節(jié)設(shè)置。
4. 確保負(fù)載設(shè)置為恒阻模式并吸收 0Adc。
5. 確保 S1 和 S4 處于“OFF”位置。
6. 在 TP30 上添加示波器探頭以測(cè)量 CPU Vcore 紋波。
7. 確保 USB 電纜連接在主機(jī)計(jì)算機(jī)和 EVM 上的 USB 端口（J34）之間。
8. 將 5Vin 從 0V 增加到 5V，使用 V1 測(cè)量 5Vin 輸入電壓。
9. 將 12VBAT 從 0V 增加到 12V，使用 V2 測(cè)量 12VBAT 輸入電壓。
10. 雙擊圖標(biāo)啟動(dòng) GUI 程序。
11. 將 S4 推到“ON”位置以啟用 TPS59650 的 VR_ON，VR_ON LED 將亮起。
12. 現(xiàn)在可以發(fā)送 SVID 命令，GUI 啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)設(shè)置為：地址：00 CPU，命令：SetVIDslow，有效負(fù)載：1.05V。
13. 點(diǎn)擊“發(fā)送命令”，CPU CPGOOD LED 將亮起。
14. 測(cè)量 V3（CPU Vcore 在 J7）和 A1（12VBAT 輸入電流）。
15. 將 CPU 負(fù)載從 0Adc 變化到 94Adc，CPU Vcore 必須保持在負(fù)載線內(nèi)。
16. 將 12VBAT 從 9V 變化到 20V，CPU Vcore 必須保持在線路調(diào)節(jié)內(nèi)。
17. 將 S4 推到“OFF”位置以禁用 CPU Vcore 控制器。
18. 將負(fù)載減小到 0A 并從端子 J1、J2、J3 斷開負(fù)載。
19. 從 J7 斷開 V3。
20. 從 TP30 斷開示波器探頭。

5.1.2 GPU

1. 將負(fù)載連接到 GPU 端子 J4、J5 和 V3 到 J9，確保極性正確。
2. 在 TP46 上添加示波器探頭以測(cè)量 GPU Vcore_G 紋波。
3. 將 S4 推到“ON”位置以啟用 TPS59650 的 VR_ON，VR_ON LED 將亮起。
4. 使用下拉菜單發(fā)送 GPU 的 SVID 命令：地址：01 GPU，命令：SetVIDslow，有效負(fù)載：1.23V。
5. 點(diǎn)擊“發(fā)送命令”，GPU GPOOD LED 將亮起。
6. 測(cè)量 V3（GPU Vcore_G 在 J9）和 A1（12VBAT 輸入電流）。
7. 將 GPU 負(fù)載從 0Adc 變化到 50Adc，GPU Vcore 必須保持在負(fù)載線內(nèi)。
8. 將 12VBAT 從 9V 變化到 20V，GPU Vcore 必須保持在線路調(diào)節(jié)內(nèi)。
9. 將 S4 推到“OFF”位置以禁用 GPU Vcore 控制器。
10. 將負(fù)載減小到 0A 并從端子 J11 斷開負(fù)載。
11. 從 J9 斷開 V3。
12. 從 TP46 斷開示波器探頭。
13. 退出 SVID GUI 窗口：點(diǎn)擊文件 -> 點(diǎn)擊退出。
14. 斷開主機(jī)計(jì)算機(jī)和 EVM 之間的 USB 電纜。

5.1.3 VDDQ

1. 將負(fù)載連接到 VDDQ 端子 J19 和 V3 到 J20，確保極性正確。
2. 從 J17、J18 的引腳 2 和引腳 3 移除跳線，并將其放在 J18、J17 的引腳 1 和引腳 2 上以啟用 VDDQ 控制器的 S5，VDDQ PGOOD LED 將亮起。
3. 測(cè)量 V3（VDDQ 在 J20）和 A1（12Vin 輸入電流）。
4. 將 VDDQ 負(fù)載從 0Adc 變化到 8Adc，VDDQ 必須保持在負(fù)載調(diào)節(jié)內(nèi)。
5. 將 12VBAT 從 9V 變化到 20V，VDDQ 必須保持在線路調(diào)節(jié)內(nèi)。
6. 移除 J17、J18 的跳線并將其短路回 J17、J18 的引腳 2 和引腳 3 以禁用 VDDQ 控制器。
7. 將負(fù)載減小到 0A 并從端子 J19 斷開負(fù)載。
8. 從 J20 斷開 V3。

5.1.4 VCCIO

1. 將負(fù)載連接到 VCCIO 端子 J15 和 V3 到 J16，確保極性正確。
2. 將 S1 推到“ON”位置以啟用 VCCIO 控制器，VCCIO EN 和 PGOOD LED 將亮起。
3. 測(cè)量 V3（VCCIO 在 J16）和 A1（12Vin 輸入電流）。
4. 將 VDDQ 負(fù)載從 0Adc 變化到 10Adc，VCCIO 必須保持在負(fù)載調(diào)節(jié)內(nèi)。
5. 將 12VBAT 從 9V 變化到 20V，VCCIO 必須保持在線路調(diào)節(jié)內(nèi)。
6. 將 S1 推到“OFF”位置以禁用 VCCIO 控制器。
7. 將負(fù)載減小到