高性能解決器的負載點電源設計

解決器的發展隨著集成度不斷提高，以及特點尺寸不斷縮小，解決器內核電壓也開始降至1V以下，同時其電流消耗也隨著工作速度的提高而上升。工藝技術的改進非得與負載點電源設計技術的發展要求同步。適用于二十世紀八九十年代的電源管理處理辦法未必適用于目前的高性能解決器。為解決器供應核心動力面對著若干技術上的挑戰，如：要怎么樣放置大型旁路電容、浪涌電流、穩壓精度與定序等。

能量的來源——大型旁路電容解決器的總電流不單由電源自身供應，還由解決器的旁路以及電源的大型電容器供應。倘若解決器工作強度發生猛然變化導致負載急劇瞬變，那么浪涌電流首先由本地旁路電容供應——通常為較小的陶瓷電容，它們可針對負載變化做出迅速應和。隨著解決速度從500MHz增至1GHz乃至更高，我們還要存儲更多能量的旁路電容，這是至關緊要的。另一能量來源就是電源的大型電容。關于較新型的高性能解決器而言，旁路電容應等于乃至大于電源的大型電容。為了戒備造成穩定性方面的問題，我們非得留意確保電源在新增旁路電容的情況下保持穩定。即便電源評估板在基準情況下工作良好無誤，但連接至負載時也可能出錯。為確保對電源的反饋環路進行補償，以適應更大的旁路電容。大型旁路電容非得彼此靠近，才能減小寄生效應。

戒備浪涌電流帶有大型旁路電容的電源在啟動時可能發生問題，因為電源啟動時可能難以為大型旁路電容充分電并滿足解決器的負載要求。因此，電源可能會在過電流情況下斷電，電壓也可能在啟動時暫時下降（變為單調），這就可能導致解決器鎖死。為了減小浪涌電流，我們可延長內核電壓電源的啟動時間，從而讓旁路電容慢慢充電。眾多DC/DC調節器均具有可調節的慢啟動引腳，以延長電壓上升時間。倘若調節器不帶慢啟動引腳，那么我們可以采用外部MOSFET與RC充電辦法來實現。超額電源設計是另一種處理浪涌電流的簡單辦法，前提是設計人員能夠承受更高額定電流帶來的體積增大、價格升高的不利因素。倘若解決器要求的話，我們也提議采用帶有電流限制的DC/DC調節器來保持單調的電壓斜線上升。

精度調節多年前的解決器要求電壓容限達5%之多，但隨著工藝節點不斷縮小，內核電壓也降至1V以下，因此容限減小，甚至可能要求線路（工作輸入電壓范圍）、負載（工作輸出電流范圍）和工作溫度上的誤差容限不超過3%。為確保精度調節能夠滿足解決器的要求，一般產品說明書的電氣特性部分保證設備在一定溫度和線路條件下的性能誤差在參考電壓1%的范圍內。負載精度在3A情況下誤差最大為0.09%。TpS54310在各種線路、負載以及溫度條件下都能夠輕松實現誤差在3%以內。表1給出了TpS54310的調節精度示例。

AC精度調整倘若解決器在從低工作到高工作狀態變化中遇到動態負載范圍突變，它會迅速消耗掉更多的電流，這就會導致電壓下降。電源非得對電壓變化立即做出反應以保持調節的準確度（圖1）。電壓峰值(voltagespike)應不超過解決器的電壓容限規范，因此您應準確知道解決器產品說明書中所列的最大絕對內核電壓要求是多少。為了提高電源在瞬態情況下的調節性能，我們可降低電感器的值，從而加速穩壓器的應和時間，并新增電容來供應更強的能量存儲能力，以適應電壓下降以及電壓尖峰(spike)的情況。較好的做法是采用電源電壓監控器來保護解決器，倘若電壓在系統掉電過程中下降過低，那么就能供應良好的斷電重置功能。

定序越來越多的解決器制造商開始針對核心與I/O上電定序供應提議的時序指南。一旦我們知道了時序要求，就可依據負載點電源設計者的要求來選擇適當的技術。關于雙電源而言，上電和斷電有幾種不同的辦法，分別為：順序、同時排序和預偏置啟動。

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