電源設計

時間:2022-03-12 02:27:00

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電源設計

我(wo)們都知道,今天的處(chu)理器耗電(dian)很(hen)大,因(yin)為芯(xin)片上有幾百萬個(ge)有源器件(jian),其耗電(dian)累加(jia)起來也(ye)就(jiu)不得了(le)。

但我的朋友又披露了另一個統計數字:他設計的典型電路板上有約30個獨立的電源網絡。每個電源網絡都有不同的標稱電源電壓、精度以及調整率;在有些情況下,這些標稱電壓只相差十分之幾伏。再則,每個電源網需要有自己的穩壓器以及一系列去耦電容器,以便控制從近乎直流直至幾百千赫帶寬內的旁路阻抗。設計師必(bi)須分(fen)析并實現每(mei)個電(dian)(dian)(dian)源網(wang)絡的(de)供電(dian)(dian)(dian)與返回路徑(jing),以及大(da)量的(de)PCB板(ban)走(zou)(zou)線。在最(zui)終設(she)計中,直流(liu)電(dian)(dian)(dian)源子系統的(de)走(zou)(zou)線與電(dian)(dian)(dian)容器(qi)要占去電(dian)(dian)(dian)路板(ban)面積的(de)一(yi)大(da)部分(fen)。設(she)計師必(bi)須精(jing)心建立所有這(zhe)些因素的(de)模型,以確保電(dian)(dian)(dian)流(liu)路徑(jing)得當(dang),以及IR壓降(jiang)很小。在達到這(zhe)些電(dian)(dian)(dian)流(liu)電(dian)(dian)(dian)平時(shi),這(zhe)可(ke)不(bu)是(shi)件簡單的(de)工作。

然而,高質(zhi)量(liang)電(dian)源(yuan)子(zi)系統(tong)與(yu)其配電(dian)系統(tong)之間卻存在一(yi)個難(nan)題。盡管供(gong)電(dian)在任何(he)系統(tong)中都(dou)是(shi)一(yi)種不可(ke)或(huo)(huo)缺(que)的(de)功能,但它卻無法獲(huo)得用戶(hu)(hu)的(de)直接贊賞或(huo)(huo)認同。用戶(hu)(hu)需(xu)要的(de)是(shi)額(e)外的(de)特(te)性(xing)(xing)、功能和性(xing)(xing)能;供(gong)電(dian)被(bei)看(kan)作設(she)計中固(gu)有的(de)部(bu)(bu)分(fen)。增加特(te)性(xing)(xing)有利于營銷(xiao)宣傳,并獲(huo)得更(geng)多的(de)利潤,而電(dian)源(yuan)網絡的(de)元件成本和占(zhan)板面(mian)積(ji)卻沒(mei)有這(zhe)些好處。事實上,有些人會把電(dian)源(yuan)子(zi)系統(tong)占(zhan)用的(de)電(dian)路板面(mian)積(ji)看(kan)作沒(mei)有意義的(de)負擔,就(jiu)像(xiang)財(cai)務部(bu)(bu)門或(huo)(huo)郵(you)件收發室一(yi)樣(yang)。

我(wo)希(xi)望,你作為系統設(she)(she)計(ji)(ji)師或電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)設(she)(she)計(ji)(ji)師能(neng)對物(wu)料清(qing)單上的(de)元器(qi)件的(de)選(xuan)擇產生(sheng)重(zhong)大(da)影響。我(wo)的(de)這位(wei)朋友指出,為最大(da)限(xian)度(du)地減小電(dian)(dian)(dian)(dian)源網絡的(de)負擔,你可(ke)以(yi)做幾件基(ji)(ji)本(ben)工(gong)作。首先(xian),要幫助電(dian)(dian)(dian)(dian)源子系統設(she)(she)計(ji)(ji)師開發設(she)(she)計(ji)(ji)一(yi)組基(ji)(ji)本(ben)的(de)穩壓器(qi)(可(ke)以(yi)使用線(xian)性穩壓或開關穩壓技術),這樣(yang),你就(jiu)可(ke)以(yi)在電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)板上重(zhong)用這些設(she)(she)計(ji)(ji)。為了使這項工(gong)作有價值,你還應(ying)該根據(ju)每一(yi)個(ge)標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓來平衡電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)負載,使之(zhi)處于同一(yi)范圍內,因(yin)為你找不到一(yi)種經濟(ji)實惠設(she)(she)計(ji)(ji)能(neng)支持10mA和1A兩種負載。

其(qi)(qi)次,你還必須律已(yi)。面對浩瀚的(de)(de)IC世界,切(qie)忌貪婪心態。要(yao)(yao)(yao)選擇(ze)那些共同使(shi)用標稱(cheng)電(dian)(dian)壓較少(shao)的(de)(de)元件(jian)。要(yao)(yao)(yao)努(nu)力尋找符合(he)數據表規(gui)格的(de)(de)部件(jian),盡管其(qi)(qi)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)調整率為5%,因為更嚴格的(de)(de)規(gui)格會(hui)限制(zhi)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)靈活性。要(yao)(yao)(yao)使(shi)用標準的(de)(de)多(duo)輸出電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)電(dian)(dian)壓組(zu)合(he)(最好來自多(duo)個廠家(jia)),這樣就可以成對地選擇(ze)不(bu)同的(de)(de)輸出電(dian)(dian)流和(he)調整率,以支持多(duo)個IC,而(er)不(bu)是(shi)僅(jin)僅(jin)支持一兩個IC。

你(ni)(ni)要(yao)(yao)在(zai)兩個方(fang)面(mian)進(jin)行權衡:一方(fang)面(mian)是你(ni)(ni)想(xiang)選用最合適的(de)(de)(de)IC,另一方(fang)面(mian)你(ni)(ni)在(zai)了解其(qi)獨特(te)的(de)(de)(de)電源(yuan)要(yao)(yao)求(qiu)時電源(yuan)網絡設(she)計的(de)(de)(de)影響后想(xiang)獲得所(suo)需的(de)(de)(de)特(te)點與功(gong)能(neng)。換句話說,你(ni)(ni)要(yao)(yao)做工(gong)程師們經常(chang)做的(de)(de)(de)折(zhe)衷工(gong)作(這些工(gong)作有時一目了然(ran),但一般都難以定奪):權衡優缺點,對折(zhe)衷方(fang)案作出(chu)評判,努力達到能(neng)滿足市(shi)場(chang)要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)功(gong)率、價格和性能(neng)最佳點。