【導讀】長久以來，可聞噪聲一直是穩(wěn)壓器（VR）系統(tǒng)中的一個痛點。在PC行業(yè)中這個問題尤為明顯，因為CPU中存在顯著而重復的電壓變化，通過穩(wěn)壓器會引起噪聲。這些電壓變化以及陶瓷電容器和主板的物理特性，給PC制造商帶來麻煩的噪聲問題，而且到目前為止并沒有好的解決方案。MPS通過其專有的Smart-Ramp技術解決了由電壓變化引起的可聞噪聲問題。
陶瓷電容器因其低成本和小尺寸而常用于實現(xiàn)穩(wěn)壓器輸入和輸出級的去耦。當電壓變化時，陶瓷電容器的壓電特性會導致組件產(chǎn)生內(nèi)部運動。當電壓向一個方向變化時，電容器在一側(cè)發(fā)生彎曲；當電壓反向變化時則在相反方向上發(fā)生彎曲。當電壓在音頻頻率范圍內(nèi)反復變化時，這些陶瓷電容器也會反復彎曲，產(chǎn)生振動。但是，僅此一項還不足以產(chǎn)生噪聲。彎曲電容器的作用類似于揚聲器系統(tǒng)中的音圈。音圈會移動錐體，而錐體才是真正發(fā)聲的器件。
而主板就好比揚聲器中的錐體。盡管主板通過幾個點固定在外殼內(nèi)部，但仍有足夠的非固定區(qū)域可能產(chǎn)生彎曲。當足夠多的陶瓷電容器一起彎曲時，它們可以很容易地在外殼內(nèi)部使主板垂直彎曲振動，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，CPU自己動態(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，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。
圖1顯示了CPU的電壓識別（VID）變化和穩(wěn)壓器的電壓響應示例。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
MPS Smart-Ramp可聞噪聲降噪技術如圖2所示。如果CPU的新VID低于當前VID，而且電壓階躍大于寄存器X中定義的值，則電壓開始下降的時間延遲寄存器Y中定義的持續(xù)時間。圖2顯示了一個短暫的延遲，該延遲可能已經(jīng)足以干擾主板的彎曲振動，從而降低可聞噪聲。CPU的操作和來自CPU的命令均保持不變。
圖2：MPS Smart-Ramp可聞噪聲降噪技術
MPS解決方案的另一種實現(xiàn)方式是延長電壓下降的延時持續(xù)時間，直至收到下一個升到高電平的VID命令為止。當重復的電壓變化被完全消除，可聞噪聲也就不存在了（參見圖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解決方案會對節(jié)能特性產(chǎn)生影響，不過影響很小。CPU在較低功耗的C態(tài)（功耗模式）下運行可節(jié)省更多功耗，MPS Smart-Ramp技術不會干擾CPU進入其節(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VID命令且沒有延時，在電壓本該低的短時間內(nèi)，CPU漏電流增加了。
然而，改變電壓也會導致功率成本，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VID減小時，系統(tǒng)會通過強制接地丟棄（浪費）電荷。然后，當VID再次增加時，又需要額外的功率來對輸出重新充電。在某些系統(tǒng)中，對輸出進行放電和重新充電的功率成本可能會超過使用MPS Smart-Ramp降噪解決方案時看到的漏電功率。
此外，在引起噪聲的事件中，只有較低電壓下的短時間內(nèi)才有較高的漏電流。一旦重復的電壓變化停止，在MPS Smart-Ramp技術將電壓設置為較低的VID之前有最后一個延遲，可以在計劃的長時間CPU節(jié)能狀態(tài)下節(jié)省該漏電流。
MPS Smart-Ramp技術具有可配置性，客戶可以根據(jù)自己的需求選擇保守或激進的方法。一種方式是等到發(fā)現(xiàn)噪聲問題以后，再通過修改BIOS對MPS VR控制器進行重新編程，以激活并配置該功能來解決特定的噪聲問題。 另一種方法則是主動配置VR控制器，為所有（但最少）的VID改變都加上較長的延時設置。這將消除VR中所有電壓變化引起的噪聲，但也顯然會帶來更大的功率影響。
結(jié)論
改變處理器輸入電源的電壓電平是一項必要的節(jié)能功能，很可能會在未來的許多PC機中使用。當這些變化導致PC中的可聞噪聲時，制造商幾乎沒有選擇或代價昂貴才能使他們的平臺適用于市場。MPS的Smart-Ramp可聞噪聲降噪技術為PC制造商提供了易于實施的有效方案。
來源：MPS，作者：Jeff Jull
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