小電源，大講究
發(fā)布時間：2023-05-23 11:24
高速先生成員--姜杰
成功的電源設(shè)計千篇一律，失敗的直流壓降各有各的秘密。
對于電源的直流壓降，高速先生之前分享過一些低電壓、大電流的電源案例，其實，對于種類繁多的小電源，由于電流相對較小，設(shè)計過程中更容易被忽視，直流壓降超標(biāo)的情況也屢見不鮮，稍不注意，就容易翻車。今天，就讓我們跟隨電流的腳步，看看它這一路要經(jīng)歷多少磨難。
【案例一】電源輸出開源“截”流，電流密度出師不利
我們從源頭說起，大家都知道，電源輸出管理模塊（VRM）附近的電源和地過孔的分布會影響電源的輸出，知道是一回事，能否做到又是另外一回事了。比如，下面的這個案例的設(shè)計。
乍一看，好像也沒啥毛病。再來看看電源平面的電流密度分布，問題就一目了然了：最左邊的一路電源的輸出路徑，基本被紅色方框內(nèi)的地過孔打斷，導(dǎo)致這一路的電源輸出大打折扣，隨之而來問題就是瓶頸區(qū)域的局部電流密度偏大，直流壓降增加。
好在發(fā)現(xiàn)的早，要不，高速先生就下班了。
具體的修改建議是，沿著左邊的黃線，盡量加寬該電源平面，是否還有其它問題，大家可以再仔細(xì)看看……
【案例二】電源磁珠選型不對，直流壓降功虧一簣
隨著電流繼續(xù)前進，有時會遇到磁珠。例如，下面這種情況。
1.2V電源，電流6.5A，直流壓降要求做到+/-3%，在看到仿真結(jié)果之前，估計大家都會認(rèn)為這是一個合理的壓降要求。
實際情況是，磁珠之前的電壓1.197V，經(jīng)過磁珠之后就只剩1.164V了，僅僅是磁珠上的壓降就已經(jīng)有33mV，達(dá)到2.75%！
這就意味著，為了保證壓降不超標(biāo)，磁珠后面的電源路徑直流壓降不能超過0.25%，顯然是很難達(dá)到的目標(biāo)，真是讓人上火。
電源電流本身不大，為什么會在磁珠上產(chǎn)生這么大的壓降呢？回頭再仔細(xì)看看磁珠的直流內(nèi)阻，居然有10mΩ（兩個并聯(lián)，也有5 mΩ）！這么大的內(nèi)阻值，吃掉33mV的壓降也就不足為奇了。經(jīng)過與硬件攻城獅的溝通，改用了另一款內(nèi)阻較小的磁珠，問題迎刃而解。
【案例三】道路曲折的電源，前途都不會太光明
順利解決了磁珠壓降，電源面對的挑戰(zhàn)才剛剛開始。
因為，好的電源層面資源通常都會優(yōu)先分配給大電流的電源，其它電源只能見縫插針，如果前期規(guī)劃不好，出現(xiàn)下面這種山路十八彎的情況也不是不可能。
都知道這種電源路徑的壓降比較大，直流壓降仿真結(jié)果也驗證了這一點，輸出端1.8V的電壓到了負(fù)載端就只剩下1.6V，壓降達(dá)到了11%！
更要命的是，恰好這種小電源VRM還不支持遠(yuǎn)端電壓反饋，這下，高速先生也愛莫能助了，Layout攻城獅只好含淚大改。
人教人，學(xué)不會；事教人，一點通。所謂設(shè)計經(jīng)驗，不就是成長過程中走過的彎路和掉過的坑嗎？
