为什么高端处理器的工作电压需要动态调整？

有的人可能很难理解一个高端处理器的工作电压为什么要做动态调整，这里我们可以从一个侧面来做个简单的推理。下图是 RT6203E 的规格书提供的一幅瞬态响应波形图：

王慕涛 · 2019-9-17 08:59:48

转换器的输出电压设定为 1.1V，负载电流在图中显示的时间段内发生了一次 3A 到 6A 的跳变，这在输出电压上形成了一次大约 35mV 的电压下坠。一个好的转换器总是根据负载的需求来提供其输出，当负载电流为 3A 的时候，Buck 转换器的电感电流的均值便是 3A，超出和低于的部分都是转换过程的微观部分而已，通过选择适当的工作频率和器件参数便可对其进行适当的控制，最终使得输出电压的变化范围不会是很大，那也就是我们通常所说的输出电压纹波。负载的突然变化造成的影响是不能得到转换器的及时响应的，这时候就需要输出电容里的储能来弥补，而这样就造成了输出电压的下坠。设计良好的转换器能快速感知到这一变化，尽可能快地打开上桥为输出补充能量，ACOT 架构在这方面就表现出明显的优势，因为当新增负载电流出现的时候，输出电容的 ESR 就会把它变成电压纹波呈现出来，器件内部的比较器一旦发现反馈电压低于参考电压，一次新的导通过程就会立马发生，新的能量补充过程就开始了，这个过程会反复进行到反馈电压高于参考电压为止。由于响应速度快，所以就能得到电压下坠幅度很低的效果，持续的时间也会很短。

张旭 · 2019-9-17 08:59:50

负载的跳变所导致的电压下坠与负载的变化速度以及变化的幅度都有关系，负载变化速度快，则相对应的转换器响应速度便显得低了，积累起来的电压下坠幅度就会比较大；负载变化幅度大，则导致的电压下坠幅度便会加大，最终都是形成电压变化大的效果。这种情形在高性能处理器的应用中是普遍存在的，因为数字处理器在静态时是不太耗电的，但一动起来就会有巨大的电流出现，因为内部的开关元件太多了，每一次开关都意味着消耗的发生，如果为之供电的转换器的输出电压非常靠近它工作电压的下限，当它从静态突然进入满负荷工作的动态时，供电电压就可能跌穿其底部阈值，错误的状态就可能发生，这样就可能带来灾难性的后果。当转换器的输出电压是可以动态调整的以后，处理器就可以根据自己的工作安排动态调整转换器的输出电压，使得自身的工作状态的变化不会造成电源电压超出自身的安全区域。

上面所说的是电流从低到高跳变的影响以及转换器的应对措施，我们仔细观察瞬态响应波形图也能看到电流从高到低跳变的影响，输出电压波形会发生隆起的上冲现象，这也会在高性能处理器的工作中带来影响。

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