Turbo-boost 充電器可為 CPU 渦輪加速模式提供支持

Turbo-boost 電池充電器
當系統負載和電池充電器要求的總功率達到適配器功率極限時(shí)，動(dòng)態(tài)電源管理便開(kāi)始減少電池的充電電流。電池充電器停止充電，并在系統負載達到 AC 適配器功率極限時(shí)其充電電流降至零。CPU 內核加速模式下系統不斷增加其負載，電池充電器（通常為一種同步降壓轉換器）閑置，原因是沒(méi)有剩余功率可用于對電池充電。這種同步降壓轉換器實(shí)際為一個(gè)雙向 DC/DC 轉換器，它可以根據不同的工作狀態(tài)運行在降壓模式或者升壓模式下。如果電池電量足夠，電池充電器便工作在升壓模式下，同 AC 適配器一起為系統供電。圖 2 顯示了一個(gè) turbo-boost 電池充電器的結構圖。

圖 2 CPU 內核加速模式下工作的 turbo-boost 電池充電器

那么，電池充電器何時(shí)以及怎樣從降壓模式轉到升壓放電模式呢？系統可在任何時(shí)候進(jìn)入 CPU 內核加速模式，因此常常無(wú)法及時(shí)通過(guò) SMBus 通知充電器開(kāi)始實(shí)施這種模式轉換。充電器應能自動(dòng)檢測到系統需要哪種工作模式。另外，系統設計應能實(shí)現升降壓模式之間的快速轉換，這一點(diǎn)非常重要。DC/DC 轉換器需要幾百微秒到幾毫秒的軟啟動(dòng)時(shí)間來(lái)最小化浪涌電流。適配器應擁有較強的過(guò)負載能力，以在充電器轉入升壓放電模式以前支持總系統峰值功率需求。目前的大多數 AC 適配器都可以維持其輸出電壓數毫秒。

圖 3 顯示了一個(gè)支持 CPU 內核加速模式的 turbo-boost 電池充電器的應用電路。RAC 電流檢測電阻器用于檢測 AC 適配器電流，以便實(shí)現動(dòng)態(tài)電源管理功能，并確定電池充電器是工作在降壓充電模式還是升壓放電模式下。電流檢測電阻器 R7 根據電池狀態(tài)通過(guò) SMBus 檢測主機編程電池電池充電電流。如果需要，可以通過(guò) IOUT 輸出監測充電器和系統提供的總功率，其為檢測電阻器 RAC壓降（實(shí)現 CPU 降頻工作）的 20 倍。通過(guò) SMBus 控制寄存器，可根據電池充電狀態(tài)和溫度條件開(kāi)啟或者關(guān)閉電池升壓放電模式。在升壓放電模式下，電路通過(guò)監測低側 MOSFET Q4 的壓降，提供額外逐周期限流保護。為了實(shí)現如英特爾超級本TM等超薄型筆記本電腦，可將開(kāi)關(guān)頻率設定為 615、750 或者 885 kHz。這樣可以最小化電感尺寸和輸出電容器數量。充電器控制芯片完全集成充電電流環(huán)路補償器、充電電壓和輸入電流調節環(huán)路，可以進(jìn)一步減少外部組件數目。電源選擇器MOSFET 控制器也集成在充電器中。另外，充電器系統使用所有 n 通道 MOSFET，而非傳統充電解決方案中使用的 p 通道功率 MOSFET，目的是降低成本。使用這種 turbo-boost 充電器系統的另一個(gè)好處是，它可以在不改變材料清單的情況下用于上述任何一種功能。系統設計人員可在不增加硬件設計工作量的情況下進(jìn)行快速系統性能評估。

圖 3 turbo-boost 電池充電器應用電路