[发明专利]一种提高电源轻载效率的Buck架构供电电路

说明书

本发明提供一种提高电源轻载效率的Buck架构供电电路，属于服务器供电技术领域。为解决现有Buck架构供电电路功耗大的问题，基于电感在电流饱和后电感值快速下降的特点，本供电电路包括电源Uin、开关管Q、二极管D、电感L1、电感L2、电容C、负载RL；电源Uin正极连接开关管Q漏极；开关管Q源极连接二极管D阴极，二极管D样机连接电源Uin负极；开关管Q源极还依次串联电感L1和电感L2；电容C和负载RL并联后一端连接电感L2的电流输出端，另一端连接电源Uin负极。本发明的供电电路通过在电感L2前端串联低饱和电流的电感L1，在不影响CPU涡轮技术应用的情况下，能提高CPU供电VR效率近2个点，给服务器的功耗性能和成本都带来了巨大的优势。

技术领域

本发明涉及服务器供电技术领域，具体地说是一种提高电源轻载效率的Buck架构供电电路。

背景技术

随着服务器CPU涡轮技术的应用，CPU的瞬态功率越来越大，这就使得CPU 供电的VR设计需要满足很大的电流的需求。以最新的Purley平台的CPU为例，其TDC电流为89A，其Max电流为205A。因而我们在VR设计时，电流值必须满足MAX电流的要求。为了满足CPU大电流以及电流快速动态响应的需求，电感的感量就必须设计的特别的小。在目前的应用中，各主流设计方案电感主要采用120NH的电感。

在Buck架构的电源设计中，电感的显著特性之一是电感越小，电流动态响应越好，但效率越差。反之，电感越大，电流的动态响应越差，效率越好。在数据中心的应用中，虽然CPU的涡轮技术必不可少，但其工作80%以上的时间都是工作在MAX电流的30%以下，很明显，这时候电感的感量已经不满足电源转化效率的最优值的考量，由此会带来服务器功耗的增加。而服务器这种大功率，不间断使用的设备，对系统功耗特别敏感，在大的服务器需求商的招标中，服务器功耗每增加1W，竞价价格就要降低100元以上，代价沉重。

在现有服务器VR 的Buck架构供电电路设计中，为了兼顾CPU 涡轮技术对大电流，快速动态响应的应用，CPU VR供电的电感选取的是120NH的电感，来满足大电流和快速动态变化的需求。参考附图1，L的电感值为120NH,iL的最大流值是205A，在正常工作状态下，iL的电流值一般在60A以下，当CPU在启动涡轮增压后，iL很短时间内从60A甚至更低的电流上升的205A,以满足性能的快速提升。但其正常工作中，实际触发涡轮增压技术的时间很短，小于正常工作的20%。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种提高电源轻载效率的Buck架构供电电路。

本发明的技术方案是按以下方式实现的：

一种提高电源轻载效率的Buck架构供电电路，供电电路包括电源Uin、开关管Q、二极管D、电感L1、电感L2、电容C、负载RL；电源Uin正极连接开关管Q漏极；开关管Q源极连接二极管D阴极，二极管D样机连接电源Uin负极；开关管Q源极还依次串联电感L1和电感L2；电感L1的饱和电流低于电感L2的饱和电流；电容C和负载RL并联后一端连接电感L2的电流输出端，另一端连接电源Uin负极。

所涉及电感L1和电感L2串联后封装为一个可变电感，且该可变电感的一端串联开关管Q漏极，另一端并联电容C和负载RL。

所涉及开关管Q优先选用MOS管。

所涉及电感L2的电感量为100NH，电感L2的饱和电流为205A；所涉及电感L1的电感量为220NH，电感L1的饱和电流为35 A -45A。

所涉及电源Uin的输入值为12V,输出值为1.8V，所涉及开关管Q的开关频率为600K。