如何設(shè)計(jì)出在5秒或更短時(shí)間內(nèi)具有完美平坦輸出阻抗的VRM

任何關(guān)于電源完整性的討論都包括對(duì)目標(biāo)阻抗和平坦阻抗要求的概念的大量強(qiáng)調(diào)。但我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)用于平坦阻抗的穩(wěn)壓器模塊(VRM)?本文不僅將討論該特定問(wèn)題，還將解決如何在5秒或更短時(shí)間內(nèi)完成該問(wèn)題。

我假設(shè)你還沒(méi)有計(jì)算出所需的目標(biāo)阻抗，因?yàn)檫@是這個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題的難點(diǎn)。如果您已經(jīng)知道設(shè)計(jì)目標(biāo)阻抗，那么當(dāng)您陷入“......或更少”類(lèi)別并且可以直接進(jìn)入第2步時(shí)，您很幸運(yùn)。我知道您持懷疑態(tài)度，但因?yàn)檫@只是5秒設(shè)計(jì)，我希望你能忍受我看到我是認(rèn)真的。雖然需要一些時(shí)間來(lái)解釋這個(gè)過(guò)程，但最后我會(huì)告訴你如何在不到5秒的時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)過(guò)程。

使用電流模式或電流模式仿真拓?fù)淇梢燥@著簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)還可以降低控制環(huán)路的復(fù)雜性。雖然有許多設(shè)備可供選擇，但這篇特別的文章使用Texas Instrument LM25116作為示例，因?yàn)槲以谶@里有評(píng)估板，并且因?yàn)檫@個(gè)特定的評(píng)估板需要很少的修改才能達(dá)到所需的平坦阻抗。 LM25116是仿真峰值電流模式控制器，還包括所需的斜率補(bǔ)償和電流波形斜率。這些是使用一個(gè)容易計(jì)算的單個(gè)電容器設(shè)置的。

這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的2端口阻抗測(cè)量來(lái)驗(yàn)證阻抗平坦度，但強(qiáng)烈建議使用其他幾個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量。使用芯片組件輕松“調(diào)整”最終設(shè)計(jì)，一旦構(gòu)造阻抗就可以微調(diào)阻抗，并討論為什么需要進(jìn)行微調(diào)。

確定目標(biāo)阻抗

假設(shè)你了解VRM的電壓和電流要求，典型的目標(biāo)阻抗計(jì)算用于建立VRM的輸出阻抗。

以12V輸入3.3V/10A輸出VRM要求為例，目標(biāo)阻抗計(jì)算如下：

這是MAXIMUM允許阻抗。為了允許元件容差并為開(kāi)關(guān)紋波和動(dòng)態(tài)負(fù)載需求提供足夠的余量，通常將設(shè)計(jì)目標(biāo)阻抗設(shè)置得低得多。最壞情況分析可確保不超過(guò)最大值。在此示例中，標(biāo)稱(chēng)設(shè)計(jì)目標(biāo)阻抗設(shè)置為14mΩ，部分確定為最小化對(duì)評(píng)估板的修改，這有點(diǎn)困難。

最關(guān)鍵步驟

我們現(xiàn)在通過(guò)VRM設(shè)計(jì)的大部分方式，只需要一次計(jì)算就可以確定基本的VRM特性，即跨導(dǎo)。電流模式轉(zhuǎn)換器是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗梢员硎緸榭鐚?dǎo)塊。 VRM輸出阻抗通過(guò)以下關(guān)系直接與跨導(dǎo)(Gfs)相關(guān)：

簡(jiǎn)單的仿真將證明該解決方案在無(wú)限頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生所需的阻抗。仿真原理圖如圖1所示，模擬輸出阻抗如圖2所示。

圖1與負(fù)反饋相連的70A/V跨導(dǎo)源(注意SRC1中的負(fù)號(hào))。 SRC2是用于監(jiān)視頻率相關(guān)輸出阻抗的AC信號(hào)。

圖2仿真結(jié)果顯示完全平坦的14mΩ承諾的阻抗，確認(rèn)阻抗和跨導(dǎo)之間的關(guān)系。

在理想的世界里，VRM設(shè)計(jì)真的很簡(jiǎn)單，我們就完成了。在現(xiàn)實(shí)世界中，有一些限制和限制只需要更多的努力來(lái)解決。我們可以在幾分鐘內(nèi)完成實(shí)際設(shè)計(jì)，或者在幾秒鐘內(nèi)在模擬器中自動(dòng)完成該過(guò)程。