電源完整性設(shè)計(jì)詳解

絕大多數(shù)芯片都會(huì)給出一個(gè)正常工作的電壓范圍，這個(gè)值通常是±5%。例如：對(duì)于 3.3V 電壓，為滿(mǎn)足芯片正常工作，供電電壓在 3.13V 到 3.47V 之間，或 3.3V±165mV。對(duì)于 1.2V 電壓，為滿(mǎn)足芯片正常工作，供電電壓在 1.14V 到 1.26V 之間，或 1.2V±60mV。這些限制 可以在芯片 datasheet 中的 recommended operating conditions 部分查到。這些限制要考 慮兩個(gè)部分，第一是穩(wěn)壓芯片的直流輸出誤差，第二是電源噪聲的峰值幅度。老式的穩(wěn)壓芯 片的輸出電壓精度通常是±2.5%，因此電源噪聲的峰值幅度不應(yīng)超過(guò)±2.5%。當(dāng)然隨著芯片工藝的提高，現(xiàn)代的穩(wěn)壓芯片直流精度更高，可能會(huì)達(dá)到±1%以下，TI 公司的開(kāi)關(guān)電源芯 片 TPS54310 精度可達(dá)±1%，線(xiàn)性穩(wěn)壓源 AMS1117 可達(dá)±0.2%。但是要記住，達(dá)到這樣的精 度是有條件的，包括負(fù)載情況，工作溫度等限制。因此可靠的設(shè)計(jì)還是以±2.5%這個(gè)值更把 握些。如果你能確保所用的芯片安裝到電路板上后能達(dá)到更高的穩(wěn)壓精度，那么你可以為你 的這款設(shè)計(jì)單獨(dú)進(jìn)行噪聲余量計(jì)算。本文著重電源部分設(shè)計(jì)的原理說(shuō)明，電源噪聲余量將使 用±2.5%這個(gè)值。
電源噪聲余量計(jì)算非常簡(jiǎn)單，方法如下： 比如芯片正常工作電壓范圍為 3.13V 到 3.47V 之間，穩(wěn)壓芯片標(biāo)稱(chēng)輸出 3.3V。安裝到 電路板上后，穩(wěn)壓芯片輸出 3.36V。那么容許電壓變化范圍為 3.47-3.36=0.11V=110mV。穩(wěn) 壓芯片輸出精度±1%，即±3.363*1%=±33.6 mV。電源噪聲余量為 110-33.6=76.4 mV。 計(jì)算很簡(jiǎn)單，但是要注意四個(gè)問(wèn)題： 第一，穩(wěn)壓芯片輸出電壓能精確的定在 3.3V 么？外圍器件如電阻電容電感的參數(shù)也不 是精確的，這對(duì)穩(wěn)壓芯片的輸出電壓有影響，所以這里用了 3.36V 這個(gè)值。在安裝到電路板 上之前，你不可能預(yù)測(cè)到準(zhǔn)確的輸出電壓值。 第二，工作環(huán)境是否符合穩(wěn)壓芯片手冊(cè)上的推薦環(huán)境？器件老化后參數(shù)還會(huì)和芯片手冊(cè) 上的一致么？