详细解读微处理器与VRM接口的仿真模型

为了研究元件、线路的寄生参数对VRM瞬态特性的影响，首先要建立-个仿真模型。图1所示为Intel公司Pentium Pro微处理器与VRM接口的仿真模型与瞬态电流的仿真波形。

VRM的输出端有滤波(Bulk)电容CB，解耦电容CD，还有封装(Pakaging)电容CP，各电容都有相应的ESR和ESL，另外，还要考虑各个电容之间的连接线寄生电阻(如0.5 mΩ)和寄生电感(如0.6 nH)。Cdie为芯片电容iB、iD、iP分别为滤波电容、解耦电容和封装电容输出各支路(即连接线)中的电流。

图1 Pentium Pro 微处理器与VRM接口的仿真模型与瞬态电流的仿真波形

微处理器作为VRM的负载，可以用电流源Io表示其工作电流的突变情况。由于VRM输出接口电路有寄生参数9输出各支路的电流转换速率远小于微处理器的工作电流转换速率。因此在VRM输出的不同端点，瞬态电流波形、电流转换速率及瞬态电压波形都是不同的。例如，Pentium Pro的仿真结果表明，当微处理器的工作电流转换速率为4 A/ns时，滤波电容的输出支路电流扌：的转换速率小于30 A/ns;解耦电容的输出电流iD的转换速率小于1 A/ns。图1给出了各支路电流iB、iD和iP的瞬态波形。

当Io以高速度转换时，VRM的输出电压仍。从1.5 V先跌落到1.36 V再逐渐回升1.4 V解耦电容端的瞬态输出电压uD则先跌落到1.16 V，再逐渐回升到1.33 V。这说明微处理器与VRM接口电路中的各寄生参数对VRM瞬态响应都有很大的影响。

图2 VRM瞬态输出电压的仿真波形