電源模塊設(shè)計(jì)分析與方略

?

　　電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器 (參看圖1)，其特點(diǎn)是可為專(zhuān)用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)、微處理器、存儲(chǔ)器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)模塊稱(chēng)為負(fù)載點(diǎn) (POL) 電源供應(yīng)系統(tǒng)或使用點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多，因此高性能電信、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系及數(shù)據(jù)通信等系統(tǒng)都廣泛采用各種模塊。雖然采用模塊有很多優(yōu)點(diǎn)，但工程師設(shè)計(jì)電源模塊以至大部分板上直流/直流轉(zhuǎn)換器時(shí)，往往忽略可靠性及測(cè)量方面的問(wèn)題。本文將深入探討這些問(wèn)題，并分別提出相關(guān)的解決方案。

?

　　圖1，電源供應(yīng)器

　　采用電源模塊的優(yōu)點(diǎn)

　　目前不同的供應(yīng)商在市場(chǎng)上推出多種不同的電源模塊，而不同產(chǎn)品的輸入電壓、輸出功率、功能及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等都各不相同。采用電源模塊可以節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，使產(chǎn)品可以更快推出市場(chǎng)，因此電源模塊比集成式的解決方案優(yōu)勝。電源模塊還有以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　● 每一模塊可以分別加以嚴(yán)格測(cè)試，以確保其高度可靠，其中包括通電 測(cè)試，以便剔除不合規(guī)格的產(chǎn)品。相較之下，集成式的解決方案便較難測(cè)試，因?yàn)檎麄€(gè)供電系統(tǒng)與電路上的其他功能系統(tǒng)緊密聯(lián)系一起。

　　● 不同的供應(yīng)商可以按照現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)同一大小的模塊，為設(shè)計(jì)電源供應(yīng)器的工程師提供多種不同的選擇。

　　● 每一模塊的設(shè)計(jì)及測(cè)試都按照標(biāo)準(zhǔn)性能的規(guī)定進(jìn)行，有助減少采用新技術(shù)所承受的風(fēng)險(xiǎn)。

　　● 若采用集成式的解決方案，一旦電源供應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，便需要將整塊主機(jī)板更換;若采用模塊式的設(shè)計(jì)，只要將問(wèn)題模塊更換便可，這樣有助節(jié)省成本及開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　容易被忽略的電源模塊設(shè)計(jì)問(wèn)題

　　雖然采用模塊式的設(shè)計(jì)有以上的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但模塊式設(shè)計(jì)以至板上直流/直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)也有本身的問(wèn)題，很多人對(duì)這些問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，或不給予足夠的重視。以下是其中的部分問(wèn)題：

　　● 輸出噪音的測(cè)量;

　　● 磁力系統(tǒng)的設(shè)計(jì);

　　● 同步降壓轉(zhuǎn)換器的擊穿現(xiàn)象;

　　● 印刷電路板的可靠性。

　　這些問(wèn)題會(huì)將在下文中一一加以討論，同時(shí)還會(huì)介紹多種可解決這些問(wèn)題的簡(jiǎn)單技術(shù)。