板载电源设计的一些规范总结

  热拔插编造正在单板插入霎时,单板上的电容出手充电。由于电容两头的电压不行突变,会导致全面编造的电压霎时跌落。同时由于电源阻抗很低,充电电流会绝顶大,神速的充电会对编造中的电容爆发挫折,易导致钽电容失效。假若编造中采用保障丝举办过流庇护, 瞬态电流有恐怕导致保障丝熔断, 而拔取大电流的保障丝会使得正在编造电流格表时恐怕不熔断,起不到庇护用意。以是,正在热拔插编造中电源必需采用缓启动打算,束缚启动电流,避免瞬态电流过大对编造职责和器件牢靠性爆发影响。

  采用线性电源(囊括 LDO)能够获得较低的噪声,况且由于行使简易,本钱低,以是正在单板上使用较多。FPGA 内核电源、某些电道板上射频时钟个人的电源等都行使线性电源从更高电压的电源上调治获得。线性电源的基础道理如图所示。输出电压原委采样后和参考电源(由晶体管带隙参考源或者

  由图中可见,负载电流一共流过调治管,而输入电压和输出电压之间的差别一共都加正在调治管上。调治管上耗散的功率为 V dropout *I。当电压差较大时,或者负载电流较大时,稳压器将接受较大的功率耗散。

  此表,输入的电源供给的功率为 V input *I,即采用线性电源时电源功率的策动不行行使负载电压和电流的乘积策动,必需采用线性电源输入电压和负载电流的乘积策动采用线性电源时电源功率的策动不行行使负载电压和电流的乘积策动,必需采用线性电源输入电压和负载电流的乘积策动。必需原委策动和热仿真确保编造的平常职责。

  封装的热阻约为 40℃/W,则假若不采用任何散热法子,则温升不妨抵达约 120℃。对 LDO 必需通过热仿真确定适当的散热法子,而且正在 3.3V 电源正在预算中必需不妨供给 1.5A 的电流(或者 5W 以上的功率) ,担保编造的职责平常。 (看待线性电源的道理参见参考文档《电源是何如炼成的》PPT教程 。 )

  采用开闭电源不妨抵达很高的作用,对大电流及大压差的形势,引荐采用开闭电源举办转换。假若电道对纹波央求较高, 能够采用开闭电源和线性电源串联行使的本领, 采用线性电源对开闭电源的噪声举办箝造。

  2、LDO 输出端滤波电容挑选时细心参照手册央求的最幼电容、电容的 ESR/ESL 等央求确保电道安闲。引荐采用多个等值电容并联的形式,填补牢靠性以及降低机能

  LDO 输出电容为负载的改变供给瞬态电流,同时由于输出电容处于电压反应调理回道之中,正在个人 LDO 中,对该电容容量有央求以确保调理环道安闲。该电容容量不满意央求,LDO 恐怕产生振荡导致输出电压存正在较大纹波。

  多个电容并联,以及对大容量电解电容并联幼容量的陶瓷电容,有利于裁减 ESR 和 ESL,降低电道的高频机能,不过看待某些线性稳压电源,输出端电容的 ESR 太低,也恐怕会诱发环道安闲裕量低落以至环道担心闲。

  1、 电源滤波可采用 RC 、LC 、π 型滤波。电源滤波提议优选磁珠,然后才是电感。同时电阻、电感和磁珠必需推敲其电阻爆发的压降

  对电源央求较高的形势以及须要将噪声远隔正在限造区域的形势, 能够采用无源滤波电道。 正在采用无源滤波电道时,引荐采用磁珠举办滤波。

  电感加工精度较高,而磁珠加工精度相对较低,本钱也较低贱。正在拔取滤波器件时,优选磁珠。拔取电阻和电容组成无谐振的一阶 RC 低通滤波器,不过该电道只可使用于电流很幼的情形。负载电流将正在电阻上酿成压降,导致负载电压跌落。无论是采用何种滤波器,都须要推敲负载电流正在电感、磁珠或者电阻上的压降,确认滤波后的电压不妨满意后级电道职责的央求。比正派在某单板锁相环道打算中采用了一阶 RC 滤波器,滤波电阻拔取12 欧姆。锁相环中 VCXO 的职责电流约为 30mA,正在滤波电阻上爆发 300mV 的压降,额定电压 3.3V的 VCXO 实质职责电压唯有不到 3V,易产生停振等情景。正在某光口儿卡上,产生过某型号光模块当光纤插上时 SD(光检测)信号上升怠缓,不行精确响应实质情形的题目。原委反省浮现滤波电感的直流电阻约为 3 欧姆, 光模块职责电流约为 100mA, 电感上的压降导致光模块的职责电压唯有约 2.9V 驾驭,五星体育体育网!正在该型号光模块上会展示 SD 上升怠缓的窒碍。

  此表,看待滤波电道,应担保电感、磁珠或者电阻后的电容收集不妨担保重视的全盘频率下,都不妨担保低阻抗。需要时应采用多种容量的电容并联,并限造铺铜的形式抵达标的阻抗。 (参见时钟驱动芯片滤波电道打算个人) 。正在某单板上,采用了磁珠和 0.1u 电容为时钟驱动芯片供给滤波。原委测试,时钟驱动芯片管脚上的纹波高达 1V 以上。采用多电容并联的形式能够有用地为时钟芯片供给去耦。

  大容量电容普通为电解电容,其体积较大,引脚较长,常常为卷绕式布局(钽电容为烧结的碳粉和二氧化锰) 。这些电容的等效串联电感较大,导致这些电容的高频特征较差,谐振频率约莫正在几百 KHz到几 MHz 之间(参见 Sanyo 公司 OSCON 器件手册和 AVX 公司钽电容器件手册) 。幼容量的陶瓷贴片电容拥有低的 ESL 和优异的频率特征,其谐振点普通不妨抵达数十至数百 MHz(参见参考文件《High-speed Digital Design》以及 AVX 等公司陶瓷电容器件手册) ,能够用于给高频信号供给低阻抗的回流旅途,滤除信号上的高频骚扰因素。以是,正在使用大容量电容(电解电容)时,应正在电容上并联幼容量瓷片电容行使。

  策动输入电容的纹波电流,这个推导的经过,运用到积分公式。通过了解和推导,能够对电道的职责道理有对照透彻的解析。