基于同步降壓DC/DC調整器的供電模塊設計
TPS54610的PCB線路連接模型。可以看到,輸入電壓腳VIN都連在一起,通過輸入旁路電容C1與PGND(電源地)相連,C1為低等效串聯電阻陶瓷電容。為了減少噪聲的影響,PCB設計時C1、C2應盡可能靠近VIN和PGND腳。
TPS54610有兩個地,即電源地PGND和模擬地AGND。電源地連接嘈雜的功率信號,模擬地連接所有噪聲敏感信號。兩個地之間一旦注入噪聲就會降低TPS54610的性能,還會引起控制信號和偏置出現問題,尤其在高速電路中表現得尤為明顯。因此,通常將電源地與模擬地分開布線,并在一點上相連。用一個單獨的比較寬的導線作為模擬地,它連接頻率設置電阻R1,慢啟動電容C3和偏置電容C4的接地端,并與TPS54610的AGND腳相連。
為了解決TPS54610芯片的散熱問題,在其底面有一塊暴露的PowerPAD區,制作PCB板時應將它與頂層地相接并用過孔將頂層地與PCB的地相連。過孔還可以用在輸入和輸出濾波電容的接地端。直接連接到電源地上的器件只有輸入濾波電容和旁路電容、輸出濾波電容和 PGND腳。
PH腳與輸出電感L1相連,由于連接電路是開關節點,所以L1要盡可能地靠近PH腳。另外,PH腳連接在一起的區域要盡可能小以防止過多的電容耦合。從圖中可以看到,PH腳通過C8連接到BOOT腳,布線時C8要盡可能靠近IC,使連線盡可能短。輸出濾波電容C9連接在VOUT和PGND間,其輸出端、L1的輸出端、PH腳和PGND腳之間組成的環路越小越好。
最后要進行布線和敷銅。敷銅時,輸入輸出信號線應盡量避免相鄰平行,最好加線間地線,以免發生反饋耦合;電源和地的導線應盡可能用寬線,印制導線的拐彎處一般取圓弧形;盡量避免使用大面積銅箔,必須用大面積銅箔時,最好用柵格狀。
根據上述原則設計出的電路經實際測試,電源各項指標均符合系統要求。其中,輸出的核心電壓VCCINT為1.5V,電流為6A;輔助電壓VCCAUX為3.3V,電流為250mA;輸出驅動電壓VCCO為3.3V,電流為5.75A。
FPGA供電模塊的設計,在選擇方案時,要綜合考慮系統要求、成本、效率、設計靈活性及封裝等眾多因素,做出全面的折衷考慮,既滿足設計要求,又降低設計復雜度和成本。
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