如何處理高 di/dt 負(fù)載瞬態(tài)(上)
作者:Robert Kollman,德州儀器 (TI)
關(guān)鍵詞:電源、雙極、驅(qū)動(dòng)器、電源設(shè)計(jì)小貼士、電源管理、模擬、半導(dǎo)體、Robert Kollman、德州儀器、TI
就許多中央處理器 (CPU) 而言,規(guī)范要求電源必須能夠提供大而快速的充電輸出電流,特別是當(dāng)處理器變換工作模式的時(shí)候。例如,在 1V 的系統(tǒng)中,100 A/uS 負(fù)載瞬態(tài)可能會(huì)要求將電源電壓穩(wěn)定在 3% 以內(nèi)。解決這一問題的關(guān)鍵就是要認(rèn)識(shí)到 這不僅僅是電源的問題,電源分配系統(tǒng)也是一個(gè)重要因素,而且在一款解決方案中我們是很難將這二者嚴(yán)格地劃清界限。
這些高 di/dt 要求的意義就在于電壓源必須具有非常低的電感。重新整理下面的公式并求解得到允許的電源電感:
在快速負(fù)載電流瞬態(tài)通道中電感僅為 0.3 nH。為了便于比較,我們來看一個(gè)四層電路板上的0.1 英寸 (0.25 cm) 寬電路板線跡所具有的電感大約為 0.7 nH/英寸 (0.3 nH/cm)。IC 封裝中接合線的典型電感在1 nH 范圍內(nèi),印刷電路板的過孔電感在0.2 nH 范圍內(nèi)。
此外,還有一個(gè)與旁路電容有關(guān)的串聯(lián)電感,如圖 1 所示。頂部的曲線是貼裝在四層電路板上的一個(gè)22 uF、X5R、16V、1210 陶瓷電容的阻抗。正如我們所期望的那樣(100 kHz 以下),阻抗隨著頻率的增加而下降。然而,在800 kHz時(shí)有一個(gè)串聯(lián)電感,此時(shí)電容會(huì)變得有電感性。該電感(其可以從電容值和諧振頻率計(jì)算得出)為 1.7 nH,其大大高于我們 0.3 nH 的目標(biāo)值。幸運(yùn)的是,您可以使用并聯(lián)電容以降低有效的 ESL。圖 1 底部的曲線為兩個(gè)并聯(lián)電容的阻抗。有趣的是諧振變得稍微低了一些,這表明有效電感并不是絕對(duì)的一半。基于諧振頻率,就兩個(gè)并聯(lián)的電容而言,新電感則為 1.0 nH 或ESL 下降 40%,而非下降 50%。這一結(jié)果可以歸結(jié)為兩個(gè)原因:互連電感和兩個(gè)電容之間的互感。
圖 1 并聯(lián)電容阻抗寄生現(xiàn)象衰減效果
電流通道的環(huán)路尺寸在一定程度上決定了連接組件中的寄生電感,組件尺寸決定了環(huán)路的面積。尺寸與電感相關(guān)系數(shù)如表 1 所示,其顯示了各種尺寸陶瓷表面貼裝電容的電容電感。一般來說,體積越大的電容具有更大的電感。該表不包括電路板上貼裝電容的電感,在我們以前的測(cè)量中該電感由 1 nH 增加到了 1.7 nH。另一個(gè)有趣的問題是端接的位置對(duì)電感有很大的影響。0805 電容在電容的較短一側(cè)有端接而0508 電容則在較長(zhǎng)的一側(cè)有端接。這幾乎將電流通道分為了兩半,從而大降低了電感。這種變化了的結(jié)構(gòu)將電感降低了四分之一。
表 1 陶瓷 SMT 電容尺寸會(huì)影響寄生電感
總之,高 di/dt 負(fù)載需要仔細(xì)考慮旁路問題以保持電源動(dòng)態(tài)穩(wěn)壓。表面貼裝電容需要非常靠近負(fù)載以較小化其互連電感。電容具有可能避免大量去耦的寄生電感。降低這一寄生電感的并聯(lián)電容是有效的,但互連和互感減弱了這一效果。使用具有更短電流通道的電容也是有效的。這可以用體積較小的部件或具有交流端接(其使用了更短的尺寸用于電流)的部件來實(shí)施。
下次我們將討論高 di/dt瞬態(tài)負(fù)載以及其在設(shè)計(jì)和測(cè)試電源時(shí)的意義,敬請(qǐng)期待。 屆時(shí)我們的討論重點(diǎn)從本地旁路轉(zhuǎn)變?yōu)殡娫丛O(shè)計(jì)意義。
如欲了解有關(guān)本解決方案及其他電源解決方案的更多詳情,敬請(qǐng)?jiān)L問: www.ti.com.cn/power。
相關(guān)閱讀:
- ...·圖文詳解汽車儀表板背后的車規(guī)級(jí)安全設(shè)計(jì)要求
- ...·使用有安全保障的閃存存儲(chǔ)構(gòu)建安全的汽車系統(tǒng)
- ...·反向偏置差分線性傳感器的較新進(jìn)展和應(yīng)用
- ...·艾德克斯測(cè)評(píng)某品牌智能插座——待機(jī)功耗篇
- ...·三線電阻式溫度檢測(cè)器測(cè)量系統(tǒng)中勵(lì)磁電流失配的影響(續(xù))
- ...·三線電阻式溫度檢測(cè)器測(cè)量系統(tǒng)中勵(lì)磁電流失配的影響
- ...·RTD測(cè)量系統(tǒng)中勵(lì)磁電流失配的影響
- ...·藍(lán)牙BR/EDR 和 Bluetooth Smart的十大重要區(qū)別
- ...·IoT網(wǎng)關(guān)平臺(tái)與應(yīng)用
- ...·增強(qiáng)版ARM DesignStart:通向定制化SoC的較快、較低風(fēng)險(xiǎn)之路
- ...·實(shí)體零售轉(zhuǎn)型O2O,倉儲(chǔ)物流的智能化水平從何提升?
- ...·幾種車用LED驅(qū)動(dòng)方案的比較
- ...·藍(lán)牙配對(duì)第二篇:密鑰生成方法
- ...·中電瑞華推出領(lǐng)先的無線數(shù)據(jù)采集解決方案
- ...·安森美半導(dǎo)體配合市場(chǎng)趨勢(shì)的無線充電方案
- ...·安森美半導(dǎo)體配合汽車照明設(shè)計(jì)趨勢(shì)的解決方案
- ...· “芯創(chuàng)杯”首屆高校未來汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)大賽報(bào)名正式啟動(dòng)
- ...· 探秘第二屆衛(wèi)藍(lán)山鷹“創(chuàng)新·共享”試驗(yàn)技術(shù)論壇!
- ...· “2018中國半導(dǎo)體生態(tài)鏈大會(huì)”在江蘇省盱眙舉行
- ...· 新主題新規(guī)劃,CITE 2019瞭望智慧未來
- ...· 從汽車到工廠,TI毫米波傳感器致力于創(chuàng)造更智能的世界
- ...· 意法半導(dǎo)體(ST)、Cinemo和Valens在CES 2018展上聯(lián)合演示汽車信息娛樂解決方案
- ...· 北京集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇即將在京召開
- ...· 三菱電機(jī)強(qiáng)勢(shì)出擊PCIM亞洲2017展
- ...· GPGPU國產(chǎn)替代:中國芯片產(chǎn)業(yè)的空白地帶
- ...· 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中Wi-Fi連接的四個(gè)關(guān)鍵因素
- ...· 第三屆中國MEMS智能傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展大會(huì)即將于蚌埠拉開帷幕
- ...· IAIC專項(xiàng)賽演繹“中國芯“應(yīng)用創(chuàng)新,信息安全高峰論壇亮劍海寧
- ...· 智能控制有源鉗位反激
- ...· 解讀5G毫米波OTA 測(cè)試技術(shù)
- ...· 多個(gè)市場(chǎng)高速增長(zhǎng)推動(dòng)Molex加強(qiáng)汽車領(lǐng)域的發(fā)展
- ...· 中國綠色制造聯(lián)盟成立大會(huì)召開在即 政產(chǎn)學(xué)研用共探綠色發(fā)展新模式
- ...· Efinix® 全力驅(qū)動(dòng)AI邊緣計(jì)算,成功推出Trion™ T20 FPGA樣品, 同時(shí)將產(chǎn)品擴(kuò)展到二十萬邏輯單元的T200 FPGA
- ...· 英飛凌亮相進(jìn)博會(huì),引領(lǐng)智慧新生活
- ...· 三電產(chǎn)品開發(fā)及測(cè)試研討會(huì)北汽新能源專場(chǎng)成功舉行
- ...· Manz亞智科技跨入半導(dǎo)體領(lǐng)域 為面板級(jí)扇出型封裝提供化學(xué)濕制程、涂布及激光應(yīng)用等生產(chǎn)設(shè)備解決方案
- ...· 中電瑞華BITRODE動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)順利交付北汽新能源
- ...· 中電瑞華FTF系列電池測(cè)試系統(tǒng)中標(biāo)北京新能源汽車股份有限公司
- ...· 中電瑞華大功率高壓能源反饋式負(fù)載系統(tǒng)成功交付中電熊貓
- ...· 中電瑞華國際在電動(dòng)汽車及關(guān)鍵部件測(cè)評(píng)研討會(huì)上演繹先進(jìn)測(cè)評(píng)技術(shù)
- ...· 數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)設(shè)備
- ...· 簡(jiǎn)儀科技踏上新征程
- ...· 易靈思® 宣布 AEC-Q100 資質(zhì)認(rèn)證和汽車系列產(chǎn)品計(jì)劃
- ...· 易靈思® 宣布擴(kuò)充高性能 鈦金系列™ FPGA 產(chǎn)品 鈦金系列產(chǎn)品擴(kuò)充至包含 1M 邏輯單元的 FPGA
- ...· 易靈思® 宣布Trion® Titanium 在臺(tái)積電 (TSMC) 16納米工藝節(jié)點(diǎn)流片
- ...· TI杯2019年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽頒獎(jiǎng)典禮在京舉行
- ...· BlackBerry QNX虛擬機(jī)獲得全球首個(gè)汽車安全完整性等級(jí)(ASIL) ‘D’認(rèn)證
- ...· 威馬汽車選擇BlackBerry助力下一代汽車