電源提示：如何遠程感應我們的電源

在高端電信應用中，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。為了補償電源路徑的電阻下降，通常使用遠程感應——特別是對于低壓、大電流應用。負載的動態(tài)特性，加上電源路徑的寄生電阻，可能會影響電源的運行，如果不注意的話。以下是使用遠程電源時避免陷阱的 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：對于動態(tài)負載(例如柵極驅動器)來說，在電源和遠程負載之間分割輸出電容非常重要。遠程負載的輸出電容充當動態(tài)負載的旁路電容。這減少了來自傳輸路徑的紋波/噪聲電流。它還可以穩(wěn)定遠程檢測點的輸出電壓。這使得監(jiān)測和傳感電路更加準確和可靠。

高頻旁路電容：在本地電源處加一個高頻旁路電容也有好處。現(xiàn)代轉換器通常配備用于遙感的差分放大器。兩個感應電阻器位于遠端附近，通過差分對將負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差分放大器，可補償由于電源路徑阻抗而導致的寄生電阻 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程感應我們的電源。一個遠程檢測電阻將負載電壓連接回轉換器。它與參考電壓進行比較并調(diào)節(jié)輸出電壓。圖 2給出了一個示例轉換器，其中TPS62110等降壓轉換器能夠遠程感測負載并針對任何寄生電阻 Rp 壓降調(diào)節(jié)輸出。

圖 2：降壓轉換器通過單個電阻器 Rsns 遠程感測負載，并針對任何寄生電阻器 Rp 壓降調(diào)節(jié)輸出。

然而，當施加如圖 2所示的動態(tài)負載時，遠程感應會拾取動態(tài)電壓并嘗試補償寄生電阻 Rp 上的電壓降。由于控制器傳播延遲，這可能會導致低頻振蕩。它表現(xiàn)為開關波形上的輕微抖動，并導致輸出端紋波升高。高頻旁路電容 C bypass可以輕松解決這種情況。它濾除高頻動態(tài)電壓，同時保持直流遙感特性。

我使用降壓轉換器TPS62110測試了一個帶有 1 uF 旁路電容器的 7V 柵極驅動電源。

TPS62110是一款同步PWM轉換器，集成了N溝道和P溝道功率MOSFET開關。同步整流用于提高效率和減少外部元件數(shù)量。為了在寬負載電流范圍內(nèi)實現(xiàn)最高效率，轉換器在輕負載電流下進入節(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。該設備可與0.8 MHz至1.4 MHz范圍內(nèi)的外部時鐘信號同步。對于低噪聲運行，轉換器可在僅PWM模式下運行。在關機模式下，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