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在硬件设计过程中该怎么选择合适的电源模块来为芯片供电？

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2021-9-28 08:55:07　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × elecfans 该类别下有 7 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 7 个回答。邀请回答安立路该类别下有 6 个回答。邀请回答国名英雄XXX 该类别下有 6 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 6 个回答。邀请回答冰箱洗衣机该类别下有 6 个回答。邀请回答 lifei639156 该类别下有 6 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 6 个回答。邀请回答 szj0213 该类别下有 6 个回答。邀请回答 60user103 该类别下有 6 个回答。邀请回答 dsgfa 该类别下有 6 个回答。邀请回答细水爱长流该类别下有 6 个回答。邀请回答深海零下一度1 该类别下有 6 个回答。邀请回答 mingodong 该类别下有 6 个回答。邀请回答 h1654155199.5148 该类别下有 6 个回答。邀请回答 ZQW发烧友该类别下有 6 个回答。邀请回答 zhhx1985 该类别下有 5 个回答。邀请回答 getian2001 该类别下有 5 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 5 个回答。邀请回答名士流该类别下有 5 个回答。邀请回答举报李刚相关推荐 • 电源的功率如何选择 5181 • 帮忙解决一下CS106试验过程中，电源模块的限流电阻被烧坏的问题 1951 • 如何利用电源隔离芯片及转换芯片去设计一种线性电源模块 1343 • 电池供电的电源系统否要用一块LDO把系统电源稳到一个合适的电压？ 1839 • 关于某芯片输出电压波动噪声与其供电开关电源关系的疑问？ 5558 • 基于ADM1184的电源监控模块怎么实现？ 1206 • 如何选择合适的电源为5G基站组件供电 1890 • 基于 DSP5509 进行数字图像处理中 Sobel 算子边缘检测的硬件连接电路图 3251 • 两相同电源模块同时供电 3162 • 开关电源功率的选择,想知道如何计算电源模块的功率。 7670 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　　1.前言　　LDO（低压差线性稳压器）、DC-DC（直流-直流变换器）是在做板卡电源设计时候最常用的电源芯片；两者都有着自己明显的优缺点。从定义来看的话LDO也是一种直流转直流电源芯片，即它属于DC-DC电源。但是LDO只能用作降压，而DC-DC不仅可以降压还能升压，反相。那我们在硬件设计过程中该怎么选择合适的电电源模块来为芯片供电呢？看完这篇文章希望对你有帮助，不妥之处还望指正，共同进步！　　2.先来说说LDO 　　（A） LDO模块的内部结构及功能　　　　LDO电源基本由三大模块组成：调整电路模块、反馈电路模块、误差放大模块（是不是很easy…）　　反馈模块：经R1上的分压对LDO输出电压进行采集；R1与R2电阻误差为1%；　　误差放大模块：将采集到的电压信号输入到比较器的反向端与正向端电压（实际想稳压输出的电压）进行比较，再将比较结果进行放大；有的LDO内部为节省器件面积，没有对Vref进行滤波处理，在这种请况下就需要在Vref引脚上10微法电容保证其低噪声和低纹波的输入；　　调整模块：比较器输出的放大信号输入到MOS管的门级，使MOS管调整自身的导通压降，从而实现对输出的电压进行调整；其内部MOS管工作线性区。　　（B） LDO电源的特点：　　当输入电压或负载电流发生变化时，LDO仍可以保持稳定的电压输出；（这就是闭环系统的优势）。这里有一个LDO的负载调整率的名词，可以自行百度下比较好理解，它也是LDO选型时的一个重要参数　　LDO的功率损耗W=（VIN-VOUT）I，从这个公式可以总结出，当输出的电压与输入电压的差值越大的时候LDO的自身消耗就越大，这部分消耗的功率基本上都是花费在调整电路模块；同理LDO的输出电流通常也比较小。正因为这一点就限制了LDO在做硬件设计的时的使用范围；其最大功耗受限制于散热条件不能超过3W这下明白LDO为什么叫“低压差”线性稳压器件了吗？　　当输出电源需要长线传输时，为减小传输线上的压降，常采用输出补偿的方式进行处理（Vout=12V，传输损耗1V，补偿后调节输出Vout=13V，），但是种方式缺乏灵活性，因此有些LDO器件/DC-DC引脚上添加了SENSE管脚，实质上是对负载电压进行测量，在负载的电源输入端，通过0R电阻将负载端的电压信息引回至电源芯片SENSE（可以理解为反馈信号），一般建议SENSE信号仅对大电流场合使用，一般电流大于10A，当不使用SENSE功能时，SENSE管脚应与Vout直接连接。　　（C） LDO电源的优缺点（记住纹波小，效率低）　　优点：输出纹波小，成本低，外围电路少，静态电流小，体积小　　缺点：效率低，输出功率做不大（同比DC-DC）。　　* 　　3.再来说说DC-DC 　　实质：通过内部的高速开关高频率的导通和关断控制占空比例，实现直流电源的电压转换；　　开关模式：常见的控制高速开关调制模式有PWM（脉宽调制）和PFM（脉频调制）以及PWM与PFM混合调制；目前市场上某些DCDC电源可工作在PWM/PFM混合调制模式。当其处于轻负载时采用PFM模式，重负载时切换到PWM模式。当然我们最常用的还是PWM调制，基于PWM调制在连续供电的工作模式下（CCM），轻负载会使得芯片的效率很差，工作不稳定，因此在轻负载时，设计上需要提供假负载；　　预备知识：　　DC-DC电源三大拓扑结构：BUCK型（降压），BOOST型（升压），BUCK-BOOST型（反相；本文不做介绍）　　占空比：在一个周期内的脉冲信号中，高电平所占的时间比例；　　电感电容特性：电感阻碍线圈上的电流突变；电容阻碍电容两端的电压突变，在DC-DC电路中电感线圈上的电流处于稳定状态时，满足如下法则：　　**伏秒平衡法则：VonTon=VoffToff（这个公式的推导有兴趣的同学可以试试推导一下，大致思路就是对电感的微分方程分别在开关导通和关断两个时间段做积分，要注意上面的条件）　　BUCK型拓扑结构：　　　　先说说上图各个器件的作用（BOOST，BUCK-BOOST型同下）：　　Cin、Cout：输入输出电容就不多说了吧，储能滤波；　　Q：功率MOS管做开关使用，一般选用增强型MOSFET，应降额使用；　　L：功率电感储能；　　D：肖特基二极管，作用是当开关关断时为提供续流回路；　　RL：负载　　PWM：DC-DC芯片内部的控制模块输出不同占空比；　　再来分析一下当开关导通和关断时的回路状态　　When Q On：（上图中的电流回路①，忽略二极管压降）　　V（L）=Vin-Vout 　　When Q Off：（上图中的电流回路②，忽略二极管压降）　　V（L）=Vout 　　综上两式带入伏秒平衡法则得：　　（Vin-Vout）Ton = VoutToff 　　Vout=VinD（记住这个公式呀。。。。。）　　其中D为PWM调制占空比恒0《D《1，因此Vout恒小于Vin，这就是BUCK型拓扑降压的原理；　　BOOST型拓扑结构：　　　　区别于BUCK电路拓扑的是：L，D，Q在回路中的相对位置（其实也没啥记的。。。）　　When Q On：（输入电压只对电感充电）　　V（L）=Vin 　　When Q Off：（输出电压由输入电压和功率电感一起提供）　　V（L）=Vout-Vin 　　同理带入到伏秒平衡法则公式中化简得：　　Vout=Vin / （1-D）　　由上式可得，Vout恒大于Vin。　　DC-DC电源的优缺点　　优点：功耗低，效率高，功率大，支持多种电压变换，输入输出可隔离；　　缺点：纹波大，电路设计较复杂，成本高，输入输出存在较大延时（储能元件的充电）；　　4.总结　　对比LDO与DC-DC的优缺点，就可以在板级电源设计上结合手册游刃有余；当然在板级电源设计上LDO和DC-DC是要遵从一定的电源架构的，一般可分集中式电源架构、分布式电源架构；尤其是在在系统设备中，这种电源设计架构带来的影响还是蛮大的；　　集中式电源架构：统一由板级的输入（12V）作为所有电源芯片的输入级，输出所有板上所需求的各电压（5V 　　、3.3V、2.2V、1.8V、1、）；优点：一级转换即可得到所需电压，效率较高，缺点成本高、PCB占用面积大；　　分布式电源架构：采用两级电源转化，系统输入电压（12V）经过一个DC-DC电源模块输出一个中间电压（5V），后面所有的DC-DC模块将中间电压作为输入，输出板上需求电压（3.3V、2.2V、1.8V、1.0V）。　　优点：节省成本和PCB面积，缺点效率低。　　推荐采用分布式电源设计架构。

2021-9-28 16:28:17 评论举报刘玲