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專家教你:何時選擇電源模塊是正確的?

發(fā)布時間:2015-01-22 來源:Felix Martinez 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】和我一樣,也許你常常會發(fā)現(xiàn)自己面臨相當(dāng)緊張的項目最后期限要求。舉例來說,你的經(jīng)理剛給你布置了為一個新電信系統(tǒng)設(shè)計電源的任務(wù)。在使用分立元件來設(shè)計你的電源時,當(dāng)你思考需要考慮的所有元件,你就意識到挑選正確的電源模塊的重要性。
 
電源設(shè)計從在FPGA上實現(xiàn)的概念證明開始,現(xiàn)在到了必須創(chuàng)造電源的時候。一個隔離式電源模塊提供12V電源,為先進(jìn)的ASIC、微控制器、FPGA和各種其他元件供電。一如既往,這些元件實際上充滿了電路板的空間,提供充分的電力、穩(wěn)定性、熱性能、低噪聲及可靠性需要挑戰(zhàn)物理定律。而你只有一個星期時間來創(chuàng)造這個電源。(嘆息)沒錯,就是這樣,好戲開場了!
 
由于ASIC、微控制器和FPGA的大電流要求,你可以使用基于分立元件的電源(一種分立和集成式的組合)或基于模塊的解決方案。當(dāng)解決方案規(guī)格和外形固定時,成本、設(shè)計工作量和性能之間的權(quán)衡是必須考慮的條件。不過,當(dāng)FPGA和微碼選項仍然未知并在最后一刻前有可能變化時,時間就成為關(guān)鍵因素,有可能出現(xiàn)不可預(yù)見的開發(fā)延遲。
 
在使用分立元件來設(shè)計你的電源時,當(dāng)你思考需要考慮的所有元件,你就會很快意識到電源模塊能夠提供的價值。在分立方案下,挑選合適的PWM控制器、FET、電感器、補(bǔ)償方案和其他支持元件都需要時間,從而使設(shè)計周期變長。
分立電源框圖
圖1. 分立電源框圖
 
此外,對電路板進(jìn)行合理布局需要的時間,以及所涉及的持續(xù)元件采購成本和時間都是電源模塊能夠為設(shè)計你的電源解決方案帶來顯著優(yōu)點(diǎn)的所有重要原因。
 
由于系統(tǒng)設(shè)計要求、電路板空間緊張和你的概念本質(zhì),你決定項目應(yīng)當(dāng)采用基于模塊的解決方案。電源模塊可提供完全集成的DC/DC穩(wěn)壓器。這意味著控制器、FET、電感器和補(bǔ)償電路全都包含在單個封裝之內(nèi)。模塊可以是模擬式、帶數(shù)字包封的模擬式或純數(shù)字式。
電源模塊實現(xiàn)
圖2. 電源模塊實現(xiàn)。
 
對于你的設(shè)計,你決定選擇ISL8270M數(shù)字DC/DC電源模塊。該模塊可提供25A連續(xù)輸出電流,無需風(fēng)扇或散熱器。熱增強(qiáng)的高密度陣列(HAD)模塊能夠?qū)嶂苯酉⒃陔娐钒逯?。模塊的ChargeMode數(shù)字控制可響應(yīng)單個開關(guān)周期內(nèi)的瞬態(tài)負(fù)載,無需補(bǔ)償。另外它還能夠最小化輸出電容,以增加設(shè)計的密度。像ChargeMode這樣的功能可讓設(shè)計始終保持穩(wěn)定,無論溫度或輸出電容及負(fù)載如何變化。
ISL8270M是完整的數(shù)字開關(guān)模式電源。通過添加輸入/輸出電容器來完成設(shè)計
圖3. ISL8270M是完整的數(shù)字開關(guān)模式電源。通過添加輸入/輸出電容器來完成設(shè)計。
 
引腳設(shè)置(Pin strap)模式允許對預(yù)編程配置進(jìn)行快速變更。對于該電源模塊,使用名為PowerNavigator的圖形用戶界面(GUI)設(shè)計工具來簡化設(shè)置和配置。該工具使變更數(shù)字電源設(shè)計的特性和功能變得容易,無需編寫一行代碼,從而確保設(shè)計能在一星期的最后期限之前完成!
 
設(shè)計的概念證明對電源設(shè)計工程師始終是個挑戰(zhàn),沒有堅強(qiáng)的神經(jīng)是不成的。當(dāng)系統(tǒng)電源發(fā)生變化時會出現(xiàn)無休止的障礙,如由于誤差和性能改進(jìn)的電壓變化,或者由于誤計算和FPGA及微控制器的不斷調(diào)整的電流變化。對電源設(shè)計工程師來說,這些變化意味著進(jìn)一步的密度和熱考慮,但最壞的情況是,這意味著令人畏懼的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)重新計算。使用該數(shù)字電源模塊的ChargeMode特性,你能拋開你的計算書、計算尺、高檔計算器和不再惦記用智能手機(jī)尋求技術(shù)支持。瞧,電信系統(tǒng)電源設(shè)計就這樣在不到一周內(nèi)完工!
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