【導讀】長久以來，可聞噪聲一直是穩壓器（VR）系統中的一個痛點。在PC行業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穩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生內部運動。當電壓向一個方向變化時，電容器在一側發生彎曲；當電壓反向變化時則在相反方向上發生彎曲。當電壓在音頻頻率范圍內反復變化時，這些陶瓷電容器也會反復彎曲，產生振動。但是，僅此一項還不足以產生噪聲。彎曲電容器的作用類似于揚聲器系統中的音圈。音圈會移動錐體，而錐體才是真正發聲的器件。
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部，但仍有足夠的非固定區域可能產生彎曲。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部使主板垂直彎曲振動，從而產生可聞噪聲。
在穩壓器中產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內部的漏電流，從而節省功率。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中定義的持續時間。圖2顯示了一個短暫的延遲，該延遲可能已經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方式是延長電壓下降的延時持續時間，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解決方案會對節能特性產生影響，不過影響很小。CPU在較低功耗的C態（功耗模式）下運行可節省更多功耗，MPS Smart-Ramp技術不會干擾CPU進入其節能C態的能力。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，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節能狀態下節省該漏電流。
MPS Smart-Ramp技術具有可配置性，客戶可以根據自己的需求選擇保守或激進的方法。一種方式是等到發現噪聲問題以后，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。
結論
改變處理器輸入電源的電壓電平是一項必要的節能功能，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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