精品文档1 用于通信系统的低电压、大电流电源及其设计实例作者： ■ Linear Technology Corp. Dr. Wei Chen为了处理日益复杂的实时计算问题，当今的通信系统采用了大量的高性能计算芯片，包括各种 CPU ，FPGA 和存储器。对更高计算速度的需求促使人们相应地提高时钟频率，电源电流也随之增加。有些器件所要求的电源电流已超过了100A 。在电源电流增加的同时， 电压已经降至1V 左右，这主要是因为计算芯片的特征线宽越来越细。低电压、 大电流容易导致功率损耗，此时线性调压器电路已经很难适应电源设计的要求。不过，采用高性能的开关型电源结构，则可以获得高效率的电源。面临的挑战与当今许多类型的系统一样，通信系统中电路板的面积非常宝贵。尺寸限制，连同降低成本的压力和其他一些新的技术方面的挑战，使低电压、 大电流的电源设计成为通信系统设计中最困难的设计任务之一。对电压调节能力的挑战随着电源电压降低到1V, 即使小到50mV 的电压摆动，也会使计算电路性能发生剧烈的波动。 因此必须对直流输出电压进行严格的调控。大的输出电流是电压波动的一个主要诱因， 包括 PCB 导线或电源输出与CPU 电源引脚间的连接器引入的10mV ～50mV 压降。当电源电压为1~1.5V 时，这些压降会产生显著影响。因此，要求对正向和负向电压输出轨都实现远程电压监测。另一个问题是， 先进的计算芯片能根据系统指令瞬时地改变电源电流，变化幅度超过20A 。这样大的负载阶跃，再加上电流的快速换向，将使电源电压下降或超调。要处理这类动态变化的负载并减小输出电容的尺寸，电源就必须具有很快的瞬态响应能力。传热学方面的挑战由于系统封装密度随系统复杂程度的增加而增加，散热已成为系统硬件设计人员要面对的一个愈发严峻的挑战。同时， 对电压稳定有严格要求的高性能计算芯片要求电源就位于其附近。因此，重要的是要减小电源的功率损耗，并消除PCB 上的过热点和功率元件，以避免让计算芯片热上加热。输入噪声带来的挑战由于在许多通信子系统中，主要的负载驱动电源大多为3.3V, 因此必须抑制3.3V 汇流排的噪声， 以确保所驱动的逻辑器件能正常工作。一个开关型降压电源的输入电流是脉动的，为了滤除输入噪声，要采用一个大的输入电容，有时可能还要采用大量值精品文档2 的 LC 滤波器。输入滤波电路的尺寸和成本一般随输出电流的增加和/或输入电压的下降而增加。采用标准电源模块时，成本方面的挑战现成的电源模块(如“...
