電壓調(diào)節(jié)器 (VR) 系統(tǒng)中的可聽噪聲長期以來一直是一個問題。 在 PC 行業(yè)，隨著 CPU 對顯著且重復(fù)的電壓變化負(fù)責(zé)，這些變化會通過 VR 引起噪聲，因此該問題變得更加明顯。 這些電壓變化，以及陶瓷電容器和主板的物理特性，給 PC 制造商帶來了可聞噪聲問題，目前還沒有好的解決方案。通過引入 MPS Smart-Ramp 技術(shù)解決了電壓變化引起的可聽噪聲問題。
陶瓷電容器因其低成本和小尺寸而常用于 VR 輸入和輸出級的去耦。 當(dāng)感應(yīng)出電壓變化時，陶瓷電容器的壓電特性會導(dǎo)致元件體內(nèi)的運動。 隨著電壓向一個方向變化，電容器向一個方向彎曲，然后當(dāng)電壓變化反向時向相反方向彎曲。 當(dāng)電壓在可聽頻率范圍內(nèi)重復(fù)變化時，這些陶瓷電容器會重復(fù)彎曲。 然而，僅此還不足以產(chǎn)生噪音。 柔性電容器的作用類似于揚聲器系統(tǒng)中的音圈。 音圈移動錐體，而錐體實際上產(chǎn)生聲音。
在我們的揚聲器類比中，主板是錐盆。 主板通過幾個點固定在外殼內(nèi)部，但通常有足夠的未固定板區(qū)域可以彎曲。 當(dāng)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)垂直彎曲主板，足以產(chǎn)生可聽見的噪音。
在 VR 中產(chǎn)生可聽噪聲所需的最后一個組件是重復(fù)電壓變化。 多年來，CPU 一直在動態(tài)管理自己的性能、頻率、散熱和功耗。 這種管理的一個重要部分是通過調(diào)整 CPU 的輸入電壓。 在高性能需求中，電壓增加。 當(dāng)不需要高性能時，降低電壓以減少 CPU 內(nèi)的漏電流，從而節(jié)省電力。 這些電壓變化是 MPS 為解決 PC 中的可聽噪聲而解決的領(lǐng)域。
圖 1 顯示了來自 CPU 的電壓識別 (VID) 變化和來自 VR 的電壓響應(yīng)的示例。 更高的電壓需要更高的性能，然后降低電壓以減少漏電流。
圖 1：來自 CPU 的 VID 變化和 VR Vout 電壓響應(yīng)
MPS Smart-Ramp 聲音降噪技術(shù)如圖 2 所示。 如果來自 CPU 的新 VID 既低于當(dāng)前 VID，又比寄存器 X 中定義的值的電壓階躍大，則電壓斜坡的開始 down 延遲了寄存器 Y 中定義的持續(xù)時間。圖 2 顯示了一個短延遲的示例，該示例可能足以破壞主板的彎曲，從而降低可聽噪聲。 CPU 的操作和來自 CPU 的命令不變。
圖 2：MPS Smart-Ramp 可聽降噪技術(shù)
MPS 解決方案的另一個實現(xiàn)是延長斜坡下降的延遲持續(xù)時間，直到接收到下一個更高級別的 VID 命令。 當(dāng)重復(fù)電壓變化完全消除后，就不再有可聞噪聲（見圖 3）。
圖 3：消除了電壓引起的可聽噪聲
如前所述，降低 CPU 電壓的優(yōu)勢在于降低了漏電流，因此 MPS Smart-Ramp 解決方案對該省電功能的影響很小，但影響很小。 在較低 C 狀態(tài)下運行的 CPU 可節(jié)省更多電量。 MPS Smart-Ramp 技術(shù)不會干擾 CPU 進(jìn)入其自身節(jié)能 C 狀態(tài)的能力。 唯一的功率影響是增加如果電壓輸出沒有延遲地跟隨每個 VID 命令，那么在電壓會很低的短時間內(nèi)泄漏到 CPU 中的電流。
然而，改變電壓也會產(chǎn)生功率成本，需要從增加的泄漏功率中減去該成本才能了解完整的功率影響。 當(dāng) VID 減小時，系統(tǒng)會通過將該電荷強制接地來丟棄（浪費）該電荷。 然后，當(dāng) VID 再次增加時，需要額外的功率為輸出重新充電。 在某些系統(tǒng)中，輸出放電和再充電的電力成本可能比使用 MPS Smart Ramp 音頻降噪解決方案時看到的泄漏電力更多。
此外，只有在引起噪聲的事件期間較低電壓下的短時間內(nèi)泄漏電流較高。 一旦重復(fù)電壓變化停止，在此之前還有最后一個延遲MPS Smart-Ramp 技術(shù)將電壓設(shè)置為較低的 VID，以在 CPU 省電狀態(tài)的預(yù)期長時間內(nèi)節(jié)省泄漏電流。
MPS Smart-Ramp 技術(shù)的可配置性意味著客戶可以根據(jù)自己的意愿選擇保守還是激進(jìn)。 在一種模型中，客戶可能會等到噪音問題出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)并通過 BIOS 更改重新編程 MPS VR 控制器以激活和配置該功能以解決其特定的噪音問題。 另一種方法是主動配置 VR 控制器，除了最小的 VID 更改外，還有長延遲設(shè)置。 這將消除 VR 中所有電壓變化引起的噪聲，但顯然會帶來更大的功率影響。
結(jié)論
處理器輸入電源的電壓電平變化是一種必要的節(jié)能功能，很可能會用于未來的許多 PC 代。 當(dāng)這些更改導(dǎo)致 PC 中出現(xiàn)可聽見的噪音時，制造商很少有昂貴的選擇來使他們的平臺在市場上可行。 MPS Smart-Ramp 聲音降噪技術(shù)為 PC 制造商提供了一種易于實施的有效選擇。