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Datasheet File OCR Text: |
december 2009 doc id 16867 rev 1 1/46 46 PM6652 single phase controller for intel ? mvp 6.5 render voltage regulator, cpu and vr11 cpu features 4.5 v to 28 v input voltage range 0.3 v to 1.5 v output voltage range imvp6.5 gpu/cpu and vr11 cpu mode selection very fast load transient response using constant-on-time loop control remote voltage sensing programmable droop function 7 bit dynamic voltage positioning (vid) programmable pwm frequency lossless current sense with inductor dcr accurate inductor current sense with rsense negative current limit boot diode embedded latched ovp, uvp and overtemperature pulse skipping when suspend state is selected output voltage ripple compensation soft start and soft end power good available current monitor (imon) thermal throttling applications intel mobile graphic core imvp6.5 intel mobile cpu imvp6.5 intel atom? vr11 based devices notebook, netbook and nettop computers handheld and pdas description the PM6652 is a single phase, step-down smps controller with high precision 7 bit dac. it has been designed to supply the cpu and the graphics core (render engine) of the intel? mobile platform, according with intel mvp6.5 specifications. the PM6652 can also be configured to supply the 7-bit family, vr11 compliant, atom? processors. the controller, based on constant on-time (cot) architecture, allows real -time dynamic switching of the core operating voltages and frequencies, working in both performance and suspend render states. an embedded integrator control loop compensates the dc voltage error due to the output ripple. the high efficiency at light load, achieved with pulse skipping working mode, and the extremely low shutdown and quiescent adsorbed current, make the PM6652 the ideal choice in battery powered devices. vfqfpn-32 5x5 mm table 1. device summary order codes package packaging PM6652 vfqfpn-32 5 x 5 mm (exposed pad) tr ay PM6652tr tape and reel www.st.com
contents PM6652 2/46 doc id 16867 rev 1 contents 1 typical application circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 pin settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1 connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2 pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 3 electrical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.1 maximum rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.2 thermal data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3.3 recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 4 electrical characteristi cs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5 voltage identification (vid) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 6 typical operating char acteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 7 block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 8 device description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 8.1 constant on time pwm control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 8.1.1 constant on time pwm architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 8.1.2 output ripple compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 8.2 mode selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 8.3 pulse-skip working mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 8.4 differential remote sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 8.5 droop function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 8.6 voltage dynamic (vid) transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 8.7 current sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 8.8 soft-start and soft-end . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 8.9 internal mos drivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.10 monitoring and protections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.10.1 power good . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 PM6652 contents doc id 16867 rev 1 3/46 8.10.2 current monitor (imon) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.10.3 thermal throttling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 8.10.4 overvoltage protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 8.10.5 undervoltage protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 8.10.6 overcurrent protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 8.10.7 svcc undervoltage protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 8.10.8 thermal protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 8.11 system accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8.11.1 vcore accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 8.11.2 current reporting (imon) accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 9 layout guidelines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 10 package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 11 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 list of tables PM6652 4/46 doc id 16867 rev 1 list of tables table 1. device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 table 2. absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 table 3. thermal data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 table 4. recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 table 5. electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 table 6. vid for intel mvp 6.5 gfx core and cpu operation mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 table 7. voltage identification (vid) for intel vr11 operation mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 table 8. PM6652 mode of operation selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 9. vfqfpn 5x5x1.0 mm 32l pitch 0.50 mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 table 10. document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 PM6652 list of figures doc id 16867 rev 1 5/46 list of figures figure 1. typical application circuit - imvp6.5 render core supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 figure 2. PM6652 pin out (top view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 figure 3. pin functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 figure 4. vcore turn on and pgood rising - no load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 5. vcore turn on- cpu imvp6.5 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 6. vcoreworking mode - dprslpvr asserted, no load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 7. vcoreworking mode (0.9v) - dprslpvr asserted, no load. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 8. vcore working mode (0.4v) - dprslpvr asserted, no load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 9. vcore working mode - dprsl pvr not asserted, no load. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 10. vcore working mode - dprslpvr not asserted, 10a load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 11. vcore working mode (0.9v) - dprslpvr not asserted, no load . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 12. vcore working mode (0.4v) - dprslpvr not asserted, no load . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 13. vid5 transition - entering and exiting suspend state (fast exit) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 14. vid5 transition - entering and exiting suspend state (slow exit) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 figure 15. droop function - 5a to 15a transient response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 figure 16. vcore vid step variation - vr11 mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 figure 17. vcore soft end - coreon pin deassertion and pgood transition . . . . . . . . . . . . . . . . 20 figure 18. vcore overvoltage (+200mv). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 figure 19. vcore undervoltage (-300mv) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 figure 20. vcore efficiency (dprslpvr high and low) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 figure 21. vcore load regulation - droop function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 figure 22. simplified block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 figure 23. PM6652 integrator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 figure 24. PM6652 droop function. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 figure 25. gfx supply - vid step, skip mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 figure 26. cpu imvp6.5 - vid step, skip mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 figure 27. precision resistor current sensing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 figure 28. inductor's dcr current sensing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 figure 29. l > c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 figure 30. l < c . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 figure 31. thermal compensation network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 figure 32. imvp6.5 gfx mode start-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 figure 33. impv6.5 cpu mode start-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 figure 34. vdac soft-start voltage slew-rate vs capacitor value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 figure 35. average current limit - recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 figure 36. average current limit detected . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 figure 37. current monitor with external components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 figure 38. voltage regulator thermal throttling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 figure 39. valley current limit circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 figure 40. valley current limit detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 figure 41. vfqfpn 5x5x1.0 mm 32l pitch 0.50 mechanical drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 typical application circuit PM6652 6/46 doc id 16867 rev 1 1 typical application circuit figure 1. typical application circuit - imvp6.5 render core supply # 6 3 3 ? 3 . 3 ' & |