硬件学习系列——设计之中——1电源设计的总体方案

2019-07-13 21:22发布

电源设计的总体方案:          纹波  噪声   上电顺序 1、确定较大元器件的各个电压:3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V; 2、估算CPU、PHY、FPGA、CPLD、单片机、存储器等,各个电压等级的最大电流; 3、计算电源芯片LDO或DC/DC输出电压对应的总电流; 4、根据总电流、输入输出电压确定电源芯片的效率; 5、根据电源芯片的效率、输出电流、输入输出电压计算芯片的最大损耗; 6、根据datasheet提供的数据算出芯片在最大输出电流情况下的结温(确定最高使用环境温度),比较是否小于芯片能承受的最大结温; 7、根据输出电流I、允许最大纹波V,及公式V=ESR*I推算出所需要使用电容ESR。 8、根据计算出的电容ESR与C固定的比例关系,推算出电源芯片输出端需要的电容容值; 9、根据电源芯片datasheet确定反馈电压的电阻阻值; 10、根据电源芯片datasheet确定外置电感的感值; 11、根据电源芯片工作的开关频率和电容的去耦半径、电容的去耦频率,在电源芯片的输入输出增加数量不等瓷片电容。 AC/DC  DC/DC称为开关电源 DC/AC  AC/AC称为逆变器和变频器 LDO内部的晶体管工作在线性区,无法实现输入端和输出端的有效隔离 ,功耗较大。LDO成本低 DC/DC通过控制MOSFET的开关时间来控制输入输出回路的连通和断开的时间,进而输出不同的电压值,能耗较低。DC/DC的电流相对较大,输入输出有效隔离,但电路设计复杂成本较高。  输入与输出之间有少量延时。纹波和噪声较大。 纹波:呈现出规律性,类似交流成分。开关电源纹波的频率与开关管的纹波频率相同。如下图所示。其是跌在在输出直流上的交流成分。 噪声:无规律随机,受电路中非设计内因素影响,是开关电源产生的一种高频脉冲串,由发生在开关导通与截止瞬间产生的尖脉冲所造成,噪声的频率比开关频率高的多。噪声很大程度上与电路中寄生参数以及测试时候的外部电磁环境,PCB内部的干扰等有关。 电源设计的时候除了保证各个模块的正常供电  电压  电流外,还应该注意有时存在对各个模块上电时序的要求: 例如:  对于主控芯片来说,一般内核部分先上电,外围的SDRAM或其它的外围电路后上电。 可以通过控制电源芯片的使能引脚或通过控制BJT(MOSFET)来控制上电。   上电顺序的控制有以下几种方式: 1、DC/DC电源芯片转换的使能控制端; 2、基于专用的电源综合管理芯片  )——如TPS51116 PMIC的主要功用为控制电量流量及流向以配合主系统需要。在多个电源(例如,外部真流电源、电池、USB电源等),选取、分配电力给主系统各部分使用,例如提供多个不同电压的电源,并负责为内部电池充电。因为使用的系统多以电池为电源,其多使用高转换效率的设计,以减少功率损耗。 3、基于延时的缓启动电路对MOSFET栅级的驱动使能 4、基于CPU的IO口对MOSFET的栅级的控制。