電源提示：如何遠(yuǎn)程感應(yīng)我們的電源

在高端電信應(yīng)用中，我們經(jīng)常面臨跨大型印刷電路板 (PCB) 供電的挑戰(zhàn)。為了給關(guān)鍵的 ASIC 和處理器提供寶貴的空間，電源通常被分配到電路板的角落或邊緣。為了補(bǔ)償電源路徑的電阻下降，通常使用遠(yuǎn)程感應(yīng)——特別是對于低壓、大電流應(yīng)用。負(fù)載的動(dòng)態(tài)特性，加上電源路徑的寄生電阻，可能會(huì)影響電源的運(yùn)行，如果不注意的話。以下是使用遠(yuǎn)程電源時(shí)避免陷阱的 3 種方法：

降低電源路徑阻抗：通過利用可用的電源層，可以將直流電壓梯度降低到調(diào)節(jié)容差范圍內(nèi)。電源平面有助于提高 DC 調(diào)節(jié)精度，并通過降低電源路徑上的電阻降來提高系統(tǒng)效率。

分割輸出電容：對于動(dòng)態(tài)負(fù)載(例如柵極驅(qū)動(dòng)器)來說，在電源和遠(yuǎn)程負(fù)載之間分割輸出電容非常重要。遠(yuǎn)程負(fù)載的輸出電容充當(dāng)動(dòng)態(tài)負(fù)載的旁路電容。這減少了來自傳輸路徑的紋波/噪聲電流。它還可以穩(wěn)定遠(yuǎn)程檢測點(diǎn)的輸出電壓。這使得監(jiān)測和傳感電路更加準(zhǔn)確和可靠。

高頻旁路電容：在本地電源處加一個(gè)高頻旁路電容也有好處?，F(xiàn)代轉(zhuǎn)換器通常配備用于遙感的差分放大器。兩個(gè)感應(yīng)電阻器位于遠(yuǎn)端附近，通過差分對將負(fù)載電壓連接回控制器。如圖 1 所示，TPS40400等同步降壓控制器具有一個(gè)差分放大器，可補(bǔ)償由于電源路徑阻抗而導(dǎo)致的寄生電阻 Rp 上的電壓降。

圖 1. 調(diào)整為輸出的同步降壓控制器通過專用差分放大器 DIFFO 補(bǔ)償寄生電阻 Rp 上的壓降。

如果沒有專用的差分放大器，我們?nèi)匀豢梢赃h(yuǎn)程感應(yīng)我們的電源。一個(gè)遠(yuǎn)程檢測電阻將負(fù)載電壓連接回轉(zhuǎn)換器。它與參考電壓進(jìn)行比較并調(diào)節(jié)輸出電壓。圖 2給出了一個(gè)示例轉(zhuǎn)換器，其中TPS62110等降壓轉(zhuǎn)換器能夠遠(yuǎn)程感測負(fù)載并針對任何寄生電阻 Rp 壓降調(diào)節(jié)輸出。

圖 2：降壓轉(zhuǎn)換器通過單個(gè)電阻器 Rsns 遠(yuǎn)程感測負(fù)載，并針對任何寄生電阻器 Rp 壓降調(diào)節(jié)輸出。

然而，當(dāng)施加如圖 2所示的動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí)，遠(yuǎn)程感應(yīng)會(huì)拾取動(dòng)態(tài)電壓并嘗試補(bǔ)償寄生電阻 Rp 上的電壓降。由于控制器傳播延遲，這可能會(huì)導(dǎo)致低頻振蕩。它表現(xiàn)為開關(guān)波形上的輕微抖動(dòng)，并導(dǎo)致輸出端紋波升高。高頻旁路電容 C bypass可以輕松解決這種情況。它濾除高頻動(dòng)態(tài)電壓，同時(shí)保持直流遙感特性。

我使用降壓轉(zhuǎn)換器TPS62110測試了一個(gè)帶有 1 uF 旁路電容器的 7V 柵極驅(qū)動(dòng)電源。

TPS62110是一款同步PWM轉(zhuǎn)換器，集成了N溝道和P溝道功率MOSFET開關(guān)。同步整流用于提高效率和減少外部元件數(shù)量。為了在寬負(fù)載電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高效率，轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載電流下進(jìn)入節(jié)電脈沖頻率調(diào)制(PFM)模式。工作頻率通常為1MHz：允許使用較小的電感和電容值。該設(shè)備可與0.8 MHz至1.4 MHz范圍內(nèi)的外部時(shí)鐘信號同步。對于低噪聲運(yùn)行，轉(zhuǎn)換器可在僅PWM模式下運(yùn)行。在關(guān)機(jī)模式下，電流消耗降至2μA以下。TPS62110采用16-pin(RSA)QFN封裝，可在約40℃至125℃的自由空氣溫度范圍內(nèi)工作。

它清楚地消除了輸出電壓中的 33 kHz 振蕩，并產(chǎn)生低輸出紋波，20 mV，0.3% 的穩(wěn)壓電壓。圖 3顯示了具有 33 kHz 振蕩的原始輸出紋波，而圖 4顯示了沒有振蕩的低輸出紋波。振蕩由 1 uF 旁路電容消除。

圖 3：顯示 33 kHz 振蕩的原始輸出紋波

圖 4：1 uF 旁路電容消除了低輸出紋波的振蕩