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说明
一款硬件产品的设计,电源部分是重中之重。不论集成度的高低。电源设计在一个产品的可靠性,稳定性方面都有举足轻重的地位。
在复杂的电路设计中,电源一般会有单独的一个芯片PMIC去控制。类如手机,平板,电脑等高集成度的主板设计中,各个部件的上电有一定的时序要求,并且电路板所需要的电源电压域比较宽、这种情况下,使用dcdc或者ldo设计,就会使得电源电路变得繁杂,空间利用率较低。那么PMIC就很好的解决了这个问题。
在之前的一款核心板设计中,我们使用过TI的一款电源芯片,一个芯片可以输出1.1,1.8,.3,5V四种电压,上电的时许和对应的CPU吻合。这种配套的方案极大程度上方便了硬件设计,并且降低了因为上电时序不正常,造成板子无法点亮的问题。
电源设计中需要注意的事项
功率选择
电源设计中,首先需要考虑的是电源的功率。一般设计的板子功耗控制在电源IC的满载功耗70%左右比较稳妥。当电源满载工作时,也会带来发热量高的缺点。
另外长期工作在满负荷状态下的IC,稳定性会大幅度降低
散热处理
电源在工作中,会产生大量的热量。特别是VIN和Vout压差大的时候,这种现象尤为明显。
曾经项目中,发现,板子工作20分钟后,总会重启。后来发现,是LDO发热,导致电路板升温。
20分钟后,板子电源部分就烫手。其输入电压24,输出5V。后来改为DCDC方案,问题解决。
频率响应
电源设计中,电源频率的选择比较复杂。其中,低频设计往往是最高效的,但是其尺寸最大,成本也最高。虽然高频率可以缩小尺寸,降低成本,但是会增加电源的损耗。
一般电源的频率在65k或者100k左右,开关频率高,mos开关频率增加,损耗加大。
开关频率低,开关损耗是减小了,但是我们的储能器 件单周期提供的能量就要增多,势必需要的变压器磁性要更大,储能电感要更大了。选取在65K到100K左右就是一个比较合适的经验折中,电源就是在折中合理化折中进行。
波形完整性
波形完整性,代表一电源的波形质量。电源完整性的目的是把电源噪声控制在运行的范围内。为芯片提供干净的电压,并使维持在一个很小的误差范围之内。对于DDR,LCD等高速信号的期间,对电源的噪声抑制有非常高的要求。
之前的案例,使用NB模组,电源min是3.8V。我们配套的电源电压4.2V。在使用过程中,发现,网络会莫名其妙的中断,测量电源,发现运行一段时间,电源的电压会降低到3.5V,导致模组reboot。后经过调整续流二极管的位置,问题解决。
下个章节进行电源部分设计实操部分