工程師分享：如何正確選擇電源模塊？

　　也許你常常會(huì)發(fā)現(xiàn)自己面臨相當(dāng)緊張的項(xiàng)目最后期限要求。舉例來(lái)說(shuō)，你的經(jīng)理剛給你布置了為一個(gè)新電信系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源的任務(wù)。設(shè)計(jì)從在FPGA上實(shí)現(xiàn)的概念證明開(kāi)始，現(xiàn)在到了必須創(chuàng)造電源的時(shí)候。一個(gè)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(shí)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(gè)星期時(shí)間來(lái)創(chuàng)造這個(gè)電源。(嘆息)沒(méi)錯(cuò)，就是這樣，好戲開(kāi)場(chǎng)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(shí)，成本、設(shè)計(jì)工作量和性能之間的權(quán)衡是必須考慮的條件。不過(guò)，當(dāng)FPGA和微碼選項(xiàng)仍然未知并在最后一刻前有可能變化時(shí)，時(shí)間就成為關(guān)鍵因素，有可能出現(xiàn)不可預(yù)見(jiàn)的開(kāi)發(fā)延遲。

　　在使用分立元件來(lái)設(shè)計(jì)你的電源時(shí)，當(dāng)你思考需要考慮的所有元件，你就會(huì)很快意識(shí)到電源模塊能夠提供的價(jià)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(shí)間，從而使設(shè)計(jì)周期變長(zhǎng)。

　　圖1. 分立電源框圖

　　此外，對(duì)電路板進(jìn)行合理布局需要的時(shí)間，以及所涉及的持續(xù)元件采購(gòu)成本和時(shí)間都是電源模塊能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)你的電源解決方案帶來(lái)顯著優(yōu)點(diǎn)的所有重要原因。

　　由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求、電路板空間緊張和你的概念本質(zhì)，你決定項(xiàng)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(gè)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。

　　圖2. 電源模塊實(shí)現(xiàn)

　　對(duì)于你的設(shè)計(jì)，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(wú)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(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的瞬態(tài)負(fù)載，無(wú)需補(bǔ)償。另外它還能夠最小化輸出電容，以增加設(shè)計(jì)的密度。像ChargeMode這樣的功能可讓設(shè)計(jì)始終保持穩(wěn)定，無(wú)論溫度或輸出電容及負(fù)載如何變化。

　　圖3. ISL8270M是完整的數(shù)字開(kāi)關(guān)模式電源。通過(guò)添加輸入/輸出電容器來(lái)完成設(shè)計(jì)

　　引腳設(shè)置(Pin strap)模式允許對(duì)預(yù)編程配置進(jìn)行快速變更。對(duì)于該電源模塊，使用名為PowerNavigator的圖形用戶界面(GUI)設(shè)計(jì)工具來(lái)簡(jiǎn)化設(shè)置和配置。該工具使變更數(shù)字電源設(shè)計(jì)的特性和功能變得容易，無(wú)需編寫(xiě)一行代碼，從而確保設(shè)計(jì)能在一星期的最后期限之前完成!

　　設(shè)計(jì)的概念證明對(duì)電源設(shè)計(jì)工程師始終是個(gè)挑戰(zhàn)，沒(méi)有堅(jiān)強(qiáng)的神經(jīng)是不成的。當(dāng)系統(tǒng)電源發(fā)生變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)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(jì)算和FPGA及微控制器的不斷調(diào)整的電流變化。對(duì)電源設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，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(jì)算。使用該數(shù)字電源模塊的ChargeMode特性，你能拋開(kāi)你的計(jì)算書(shū)、計(jì)算尺、高檔計(jì)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(jì)就這樣在不到一周內(nèi)完工!