3 自适应电压调节

自适应电压调节 (AVS) 是指对处理器电源电压的适应或修改（给定处理强度）。通过调节直流/直流转换器的电源电压可最大限度地降低功率，同时仍能实现所需的性能。在硬件加速器应用中，处理器能够让直流/直流转换器根据所需的性能增加或降低电源电压。当电源电压降低时，处理器的功耗降低。Equation1 中显示了这一规律，其中 C 是处理器的晶体管电容。功耗和发热是关键问题，尤其是在高温环境中，因此使用 AVS 可显著提高处理器的热性能、节能水平和长期可靠性。高级处理器通常使用串行通信协议来设置直流/直流转换器的输出电压，但还有其他替代方法。这些方法中包括使用外部 MOSFET 来调节反馈环路的分压电阻，或者，如图 3-1 所示，通过将 LM10011 VID 电压编程器放置在任何直流/直流转换器的反馈环路中来实现并行识别方案。

图 3-1 将 LM10011 用于 AVS

带有支持 AVS 的集成串行总线的直流/直流转换器更容易实现。PMBus 协议是一种简单而强大的开放行业规范，它统一了数字电源管理系统和电源转换设备的通信标准。这是广泛接受的用于定义物理层的集成电路间 (I²C) 通信协议。德州仪器 (TI) 的许多具有 PMBus 的直流/直流转换器都有 VOUT_COMMAND 特性，可即时调节输出电压。还可通过 VOUT_MARGIN_HIGH 和 VOUT_MARGIN_LOW 命令即时调节输出电压。例如，25A TPS549D22 的 VOUT_COMMAND 支持范围为 0.5996V 至 1.1992V。请注意，支持的 PMBus 命令因直流/直流转换器而异，最好查看数据表以了解支持的命令列表。任何电源管理器件只需要一个命令即能符合 PMBus 标准。更多直流/直流转换器具有可读取电压、电流和温度的遥测功能，能够改善热管理能力和故障报告，此外还支持 AVS。图 3-2 显示的 TPS549B22 带有用于串行通信的 PMB_DATA 和 PMB_CLK 引脚，它们支持 AVS 和其他可编程特性。

图 3-2 具有集成 PMBus 接口的 TPS549B22