穩(wěn)壓精度 - POL電源設(shè)計(jì)的優(yōu)化原則

　　電源系統(tǒng)的電壓容差有幾個(gè)影響因素。電壓基準(zhǔn)精度就是最為重要的一個(gè)影響因素，我們可以在電源管理器件的產(chǎn)品說明書中找到其規(guī)范。新型穩(wěn)壓器要求達(dá)到±1%的精度或更高的溫度基準(zhǔn)精度。一些成本較低的穩(wěn)壓器可能會(huì)要求±2%或±3%的基準(zhǔn)電壓精度。請(qǐng)?jiān)诋a(chǎn)品說明書中查看穩(wěn)壓器廠商的相關(guān)規(guī)范，以確保穩(wěn)壓精度可以滿足處理器的要求。另一個(gè)影響穩(wěn)壓精度的因素是穩(wěn)壓器外部反饋電阻的容差。

　　在要求精確容差值的情況下，我們推薦使用±1%的容差電阻。另外，在將這種電阻用于編程輸出電壓時(shí)，其將會(huì)提供額外±0.5%的精度。具體的計(jì)算公式如下：

　　輸出電壓精度=2×(1-VREF/VOUT)×TOLRES

　　第三個(gè)影響因素是輸出紋波電壓。一個(gè)卓越的設(shè)計(jì)實(shí)踐是針對(duì)低于1%輸出電壓的峰至峰輸出電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，其可使電源系統(tǒng)的電壓精度提高±0.5%。假設(shè)為±2%基準(zhǔn)精度，那么這3個(gè)影響因素加在一起則為±3%的電源系統(tǒng)精度。

　　DaVinci CVDD電源要求一個(gè)可帶來±4.2%精度的50mV容差的1.2V典型內(nèi)核電源。3.3V DVDD電源具有一個(gè)可帶來±4.5%精度的150mV的容差，而1.8V DVDD電源則具有一個(gè)可帶來±5%精度的90mV的容差。使穩(wěn)壓器靠近負(fù)載來減少路由損耗是非常重要的。需要注意的是，如果電源具有3%的容差，且處理器內(nèi)核電壓要求具有4.2%容差的情況下，我們就必須對(duì)去耦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以能夠適應(yīng)1.2V電壓軌的1.2%精度或14mV容差。

　　歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)核電壓隨著處理技術(shù)的發(fā)展而不斷降低。對(duì)內(nèi)核電壓稍作改變，便可提供更高的性能，或節(jié)省更多的電量。選擇一個(gè)具有可編程輸出電壓和±3% 以上輸出電壓容差的穩(wěn)壓器是一種較好的設(shè)計(jì)方法。相比從零開始重新設(shè)計(jì)一種全新的電源，簡(jiǎn)單的電阻器變化或引腳重新配置要容易得多。因此，我們要選擇一款可以支持低至0.9V或更低輸出電壓的穩(wěn)壓器，以能夠最大化地重用，并幫助簡(jiǎn)化TI片上系統(tǒng)(SoC)器件未來版本的使用。

　　6 參考設(shè)計(jì)

　　我們構(gòu)建了若干電源管理參考設(shè)計(jì)，并經(jīng)過數(shù)字音頻/視頻應(yīng)用的測(cè)試。這些應(yīng)用均使用了TI的TMS320DM6443和TMS320DM6446處理器，其能夠滿足排序、電壓精度和啟動(dòng)要求。圖1顯示了12V電源的參考設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)使用了TPS62111同步降壓轉(zhuǎn)換器、TPS62040同步降壓轉(zhuǎn)換器以及TPS73618低壓降調(diào)節(jié)器，以分別提供3.3V、1.2V和1.8V電壓軌。這種參考設(shè)計(jì)包含了一個(gè)簡(jiǎn)單的外部MOSFET、電阻和電容延遲電路，以使3.3V電壓軌能夠適應(yīng)自升壓模式排序方案要求。TPS62040不但提供了1.2V的內(nèi)核電壓，而且還可滿足引腳5軟啟動(dòng)電容的排序要求。這種解決方案擁有±3%容差，90%以上的效率。為了能夠適應(yīng)主機(jī)升壓模式排序方案要求，我們可以添加一個(gè)類似的MOSFET、電阻以及電容電路添加至1.2V電壓軌。

　　7 總結(jié)

　　一旦充分了解了去耦、排序和容差要求以后，為DaVinci處理器設(shè)計(jì)一款電源解決方案就變得非常簡(jiǎn)單明了。在為所有高性能處理器設(shè)計(jì)電源時(shí)，堅(jiān)持使用上述技術(shù)是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的設(shè)計(jì)實(shí)踐。