精密电源的设计及心得分享

电源

　　刚做完几个项目，来做点记录。跟大伙交流交流。本人没怎么做过电源。这个项目是头一个。一直做模拟信号高速信号的我，对待电源的认识很浅，望大家多多提意见。为我指点指点哈。
　　是这么个事情。实验室买了一套十几万的光模块（本人是某大学光接入网实验室的研究生），这个模块是又贵又脆。对电源要求非常挑剔~~工作的最小电源电压是3v3,最大是3v4,功率到不是很大，0.5w的样子。而且，超过3.4就烧，一烧就十几万没了……这个模块对静电毫无抵抗力，所以要给他做电源不怎么好弄。这个光模块有个供电口和三个可调节的直流偏执口。
　　头次做电源，做这么个精细的电源，我是这么思考的：
　　1.电压在3v3--3v4,那么就是说纹波峰峰不能过100mv
　　2.启动电源时的浪涌一定不能有，否则就跪了……
　　3.应该要有个保护，万一有人上电电压大了，或者烧坏了什么东东，板子的反应应该是断电不工作而不是短路
　　4.光模块工作在25GHz,电源除了安全性好意外，还要保证性能好，能支持射频器件
　　基于上面几点的考虑，我试着用设计信号的态度设计这么个东东。（现在想想，除了最基本的理论外，其实，模拟和电源差不太多~~~）
　　对于第一点和第四点，那没什么大问题。我之前做过12.5G的射频板，对于芯片选型和电路设计没什么问题。因为考虑到纹波的大小跟负载的轻重有关。所以，我选了5V输入，3.3V输出的射频LDO,并且用俩（因为一个能支持的最大电流是0.15A）。一个单独负责供电，另一个负责3路可调偏执电压。这样每个LDO都不会工作在大负载下。另外，选用LDO而不是DC/DC也是为了降低纹波。

　　这仨都是input 和output 的rail2rail,这样保证可调范围最大。注意，有一路是要可调到5V,所以这路的滑变上又串了个电阻，这样保证加电在5v5时输出也在5V以内，因为平时调电压不太用5v,所以这里平时达不到5V也不要紧。
　　对于浪涌，我第一个想到的是LDO软启动……但芯片貌似不支持。想外加RC自己做个延时，却发现芯片自己内部有下拉，高电平工作。那么，对地并个电容也没有意义。关注到手册中芯片在使能拉高后，输出会延迟缓慢升高（大概0.1ms），虽然不知道他的延迟是不是满足我这边浪涌的时间，但……have a try,输出的浪涌就算有也不会大吧。（对于对设计负责的态度，这话说的多没有底气啊）

　　所以，我就在输入端加了TVS保护，串了一个肖特基和自恢复保险丝做了个简单保护。

　　这个LDO输入不能过5v5.所以，我就在输入端做了个保护电路。

　　这里，电压基准输出3.0v标准参考，另一路是实际电压的分压，当输入在5.5V以下，比较器输出低电平，开关管导通，否则，比较器负端输入高于正端，管子关短，从而保证了电路的安全。
　　以上就是所有这个设计的原理图部分。PCB也画好了，目前在加工中，先文章写着，等待调试结果，如果性能好的，一定跟大家说，不过我有感觉应该差不了。反正这个电源的难点在于精细和保护，不在效率。先上个PCB:

　　不好意思，抹掉的部分是我的名字……哈哈，就不透露了，大家也没兴趣知道。
　　我总结了这个设计，其实，如果像考虑信号链一样的考虑到整个电源设计，也是需要分好多部分，考虑好多可能。对于电源，布局布线可能比原理图关键。对于信号链来说，原理图可能要经过几板性能较差的PCB的修改后才能满足要求。但我感觉，电源设计的难点还是在DC/DC上。这个项目中大多也是芯片参考电路，就前段的保护电路是自己的。现在等待调试结果，有结果了再给大家汇报汇报。大伙就这个设计多多给我提不足哈，这样我下次就知道该怎么弄了。
　　前天板子到了，昨天焊接+调试，一版通过，不过遇到些问题和经验，总结如下：
　　1. 用于电压比较的一颗电压基准芯片发现基准不准，会随输入电压浮动，后来改成同封装的LDO,问题解决；
　　2.运放选型要看好，特别是工作在跟随器状态。我这里用的芯片是实验室多的，所以就凑合了，结果自激。对比原理图和芯片手册的波特图发现，我的负载电容过大（本来是想给后级滤波用，现在想想是多余了），使得相位条件不满足，芯片开始自激，去掉电容，问题解决；
　　3.这个问题很奇特，不解，各位知道的话不吝指点：
　　运放U6B作为比较器，当负端断开，而改变正端电压时，负端竟然也会有电压！而且也会随着正端改变！（电压值跟负端不同，差0.5v左右），我想不通，就算负端接上3v3LDO,负端电压也不是3v3,是3v7,并且也会随着正端电压变化而变化。后来我在正端下拉个电阻，问题解决。至今不知道为什么（电荷集聚？……）个人推测和运放的输入端做法有关，可能换个运放就好了。

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