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小电源,大讲究

2023-05-22 高速先生 阅读:
成功的电源设计千篇一律,失败的直流压降各有各的秘密。

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成功的电源设计千篇一律,失败的直流压降各有各的秘密。MLsednc

对于电源的直流压降,高速先生之前分享过一些低电压、大电流的电源案例,其实,对于种类繁多的小电源,由于电流相对较小,设计过程中更容易被忽视,直流压降超标的情况也屡见不鲜,稍不注意,就容易翻车。今天,就让我们跟随电流的脚步,看看它这一路要经历多少磨难。MLsednc

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案例一MLsednc

电源输出开源“截”流,电流密度出师不利MLsednc

我们从源头说起,大家都知道,电源输出管理模块(VRM)附近的电源和地过孔的分布会影响电源的输出,知道是一回事,能否做到又是另外一回事了。比如,下面的这个案例的设计。MLsednc

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乍一看,好像也没啥毛病。再来看看电源平面的电流密度分布,问题就一目了然了:最左边的一路电源的输出路径,基本被红色方框内的地过孔打断,导致这一路的电源输出大打折扣,随之而来问题就是瓶颈区域的局部电流密度偏大,直流压降增加。MLsednc

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好在发现的早,要不,高速先生就下班了。MLsednc

具体的修改建议是,沿着左边的黄线,尽量加宽该电源平面,是否还有其它问题,大家可以再仔细看看……MLsednc

案例二MLsednc

电源磁珠选型不对,直流压降功亏一篑MLsednc

随着电流继续前进,有时会遇到磁珠。例如,下面这种情况。MLsednc

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1.2V电源,电流6.5A,直流压降要求做到+/-3%,在看到仿真结果之前,估计大家都会认为这是一个合理的压降要求。MLsednc

实际情况是,磁珠之前的电压1.197V,经过磁珠之后就只剩1.164V了,仅仅是磁珠上的压降就已经有33mV,达到2.75%!MLsednc

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这就意味着,为了保证压降不超标,磁珠后面的电源路径直流压降不能超过0.25%,显然是很难达到的目标,真是让人上火。MLsednc

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电源电流本身不大,为什么会在磁珠上产生这么大的压降呢?回头再仔细看看磁珠的直流内阻,居然有10mΩ(两个并联,也有5 mΩ)!这么大的内阻值,吃掉33mV的压降也就不足为奇了。经过与硬件攻城狮的沟通,改用了另一款内阻较小的磁珠,问题迎刃而解。MLsednc

案例三MLsednc

道路曲折的电源,前途都不会太光明MLsednc

顺利解决了磁珠压降,电源面对的挑战才刚刚开始。MLsednc

因为,好的电源层面资源通常都会优先分配给大电流的电源,其它电源只能见缝插针,如果前期规划不好,出现下面这种山路十八弯的情况也不是不可能。MLsednc

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都知道这种电源路径的压降比较大,直流压降仿真结果也验证了这一点,输出端1.8V的电压到了负载端就只剩下1.6V,压降达到了11%!MLsednc

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更要命的是,恰好这种小电源VRM还不支持远端电压反馈,这下,高速先生也爱莫能助了,Layout攻城狮只好含泪大改。MLsednc

人教人,学不会;事教人,一点通。所谓设计经验,不就是成长过程中走过的弯路和掉过的坑吗?MLsednc

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— end —MLsednc

责编:Ricardo
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