【導(dǎo)讀】長(zhǎng)久以來(lái)，可聞噪聲一直是穩(wěn)壓器（VR）系統(tǒng)中的一個(gè)痛點(diǎn)。在PC行業(yè)中這個(gè)問(wèn)題尤為明顯，因?yàn)镃PU中存在顯著而重復(fù)的電壓變化，通過(guò)穩(wěn)壓器會(huì)引起噪聲。這些電壓變化以及陶瓷電容器和主板的物理特性，給PC制造商帶來(lái)麻煩的噪聲問(wèn)題，而且到目前為止并沒(méi)有好的解決方案。MPS通過(guò)其專有的Smart-Ramp技術(shù)解決了由電壓變化引起的可聞噪聲問(wèn)題。
陶瓷電容器因其低成本和小尺寸而常用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器輸入和輸出級(jí)的去耦。當(dāng)電壓變化時(shí)，陶瓷電容器的壓電特性會(huì)導(dǎo)致組件產(chǎn)生內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電壓向一個(gè)方向變化時(shí)，電容器在一側(cè)發(fā)生彎曲；當(dāng)電壓反向變化時(shí)則在相反方向上發(fā)生彎曲。當(dāng)電壓在音頻頻率范圍內(nèi)反復(fù)變化時(shí)，這些陶瓷電容器也會(huì)反復(fù)彎曲，產(chǎn)生振動(dòng)。但是，僅此一項(xiàng)還不足以產(chǎn)生噪聲。彎曲電容器的作用類似于揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的音圈。音圈會(huì)移動(dòng)錐體，而錐體才是真正發(fā)聲的器件。
而主板就好比揚(yáng)聲器中的錐體。盡管主板通過(guò)幾個(gè)點(diǎn)固定在外殼內(nèi)部，但仍有足夠的非固定區(qū)域可能產(chǎn)生彎曲。當(dāng)足夠多的陶瓷電容器一起彎曲時(shí)，它們可以很容易地在外殼內(nèi)部使主板垂直彎曲振動(dòng)，從而產(chǎn)生可聞噪聲。
在穩(wěn)壓器中產(chǎn)生可聞噪聲的源頭是不斷變化的電壓。多年以來(lái)，CPU自己動(dòng)態(tài)管理其性能、頻率、散熱和功耗。這種管理工作的很大一部分就是調(diào)整CPU的輸入電壓。性能需求越高，電壓也越高；性能要求不高時(shí)，就可以降低電壓以減少CPU內(nèi)部的漏電流，從而節(jié)省功率。這些變化的電壓就是MPS解決PC可聞噪聲的目標(biāo)。
圖1顯示了CPU的電壓識(shí)別（VID）變化和穩(wěn)壓器的電壓響應(yīng)示例。高電壓可以獲得高性能，而降低電壓則可以減小漏電流。
圖1：CPU的VID變化和VR Vout電壓響應(yīng)
MPS Smart-Ramp可聞噪聲降噪技術(shù)如圖2所示。如果CPU的新VID低于當(dāng)前VID，而且電壓階躍大于寄存器X中定義的值，則電壓開(kāi)始下降的時(shí)間延遲寄存器Y中定義的持續(xù)時(shí)間。圖2顯示了一個(gè)短暫的延遲，該延遲可能已經(jīng)足以干擾主板的彎曲振動(dòng)，從而降低可聞噪聲。CPU的操作和來(lái)自CPU的命令均保持不變。
圖2：MPS Smart-Ramp可聞噪聲降噪技術(shù)
MPS解決方案的另一種實(shí)現(xiàn)方式是延長(zhǎng)電壓下降的延時(shí)持續(xù)時(shí)間，直至收到下一個(gè)升到高電平的VID命令為止。當(dāng)重復(fù)的電壓變化被完全消除，可聞噪聲也就不存在了（參見(jiàn)圖3）。
圖3：電壓引起的可聞噪聲消除方法
如前所述，降低CPU電壓的好處是減少了漏電流，因此MPS Smart-Ramp解決方案會(huì)對(duì)節(jié)能特性產(chǎn)生影響，不過(guò)影響很小。CPU在較低功耗的C態(tài)（功耗模式）下運(yùn)行可節(jié)省更多功耗，MPS Smart-Ramp技術(shù)不會(huì)干擾CPU進(jìn)入其節(jié)能C態(tài)的能力。唯一的功率影響是，電壓輸出本該跟隨每個(gè)VID命令且沒(méi)有延時(shí)，在電壓本該低的短時(shí)間內(nèi)，CPU漏電流增加了。
然而，改變電壓也會(huì)導(dǎo)致功率成本，因此需要從增加的漏電功率中減去該成本以了解完整的功率影響。當(dāng)VID減小時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)強(qiáng)制接地丟棄（浪費(fèi)）電荷。然后，當(dāng)VID再次增加時(shí)，又需要額外的功率來(lái)對(duì)輸出重新充電。在某些系統(tǒng)中，對(duì)輸出進(jìn)行放電和重新充電的功率成本可能會(huì)超過(guò)使用MPS Smart-Ramp降噪解決方案時(shí)看到的漏電功率。
此外，在引起噪聲的事件中，只有較低電壓下的短時(shí)間內(nèi)才有較高的漏電流。一旦重復(fù)的電壓變化停止，在MPS Smart-Ramp技術(shù)將電壓設(shè)置為較低的VID之前有最后一個(gè)延遲，可以在計(jì)劃的長(zhǎng)時(shí)間CPU節(jié)能狀態(tài)下節(jié)省該漏電流。
MPS Smart-Ramp技術(shù)具有可配置性，客戶可以根據(jù)自己的需求選擇保守或激進(jìn)的方法。一種方式是等到發(fā)現(xiàn)噪聲問(wèn)題以后，再通過(guò)修改BIOS對(duì)MPS VR控制器進(jìn)行重新編程，以激活并配置該功能來(lái)解決特定的噪聲問(wèn)題。 另一種方法則是主動(dòng)配置VR控制器，為所有（但最少）的VID改變都加上較長(zhǎng)的延時(shí)設(shè)置。這將消除VR中所有電壓變化引起的噪聲，但也顯然會(huì)帶來(lái)更大的功率影響。
結(jié)論
改變處理器輸入電源的電壓電平是一項(xiàng)必要的節(jié)能功能，很可能會(huì)在未來(lái)的許多PC機(jī)中使用。當(dāng)這些變化導(dǎo)致PC中的可聞噪聲時(shí)，制造商幾乎沒(méi)有選擇或代價(jià)昂貴才能使他們的平臺(tái)適用于市場(chǎng)。MPS的Smart-Ramp可聞噪聲降噪技術(shù)為PC制造商提供了易于實(shí)施的有效方案。
來(lái)源：MPS，作者：Jeff Jull
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