如何以較少電容達(dá)到更快速的瞬時(shí)響應(yīng)

對(duì)于復(fù)雜的電路板，如高階通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員愈來(lái)愈需要為不同的DSP、FPGA、ASIC和微處理器提供更多的電壓軌。目前必須面對(duì)的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，是在高速數(shù)字電路產(chǎn)生電流瞬時(shí)的情況下，將電壓偏差降到最低。越來(lái)越需要關(guān)注的問(wèn)題是，在使用先進(jìn)IC時(shí)，如最新的GHz級(jí)DSP、FPGA、ASIC和微處理器，電流瞬時(shí)期間會(huì)出現(xiàn)輸出電壓的峰值偏差。如果核心電壓(VCC)超出指定的容差上限，IC必須重設(shè)，否則會(huì)發(fā)生邏輯錯(cuò)誤。為避免發(fā)生這種狀況，設(shè)計(jì)人員需要更注意所使用的負(fù)載點(diǎn)(point-of-load, POL)模塊瞬時(shí)效能。

　　最新GHz級(jí)DSP之類的數(shù)字負(fù)載需要相當(dāng)快速的瞬時(shí)響應(yīng)，以及相當(dāng)?shù)偷碾妷浩?。?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/達(dá)到">達(dá)到這些目標(biāo)，通常需要為DC/DC轉(zhuǎn)換器加裝多個(gè)輸出電容，讓它在回饋回路響應(yīng)前有足夠的維持時(shí)間。使用電源模塊，并加裝電容以符合電壓瞬時(shí)容差后，便形成一套完整的電源解決方案。

　　由于設(shè)計(jì)人員逐漸增加輸出電容，因此瞬時(shí)幅度會(huì)降低，然而，增加電容會(huì)降低電源系統(tǒng)頻寬，高電能儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)會(huì)被緩慢的響應(yīng)時(shí)間抵消。

　　更快速的瞬時(shí)響應(yīng)

　　借由創(chuàng)新的DC/DC電源模塊技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員如今能夠運(yùn)用較少的輸出電容，達(dá)到更快速的瞬時(shí)響應(yīng)及更低的電壓偏差。德州儀器的T2系列新一代PTH模塊(見(jiàn)圖1)便是其中一例，這個(gè)系列的模塊結(jié)合一項(xiàng)全新的TurboTrans技術(shù)，能夠大幅減少客戶為達(dá)到特定電壓偏差目標(biāo)而使用輸出電容的需求。這項(xiàng)專利技術(shù)的運(yùn)作方式是修改模塊的控制回路，讓設(shè)計(jì)人員自行調(diào)整模塊，以符合特定的瞬時(shí)負(fù)載需求，只需增加一個(gè)外部電阻就可以完成調(diào)整工作。

　　圖1 采用TurboTrans的T2電源模塊

　　在高瞬時(shí)負(fù)載的應(yīng)用中，TurboTrans技術(shù)能夠讓設(shè)計(jì)人員減少高達(dá)8倍數(shù)量的輸出電容，同時(shí)將電壓偏差降低，因此能夠節(jié)省電容成本與印刷電路板空間。這項(xiàng)技術(shù)的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)是提升超低ESR電容的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)人員便能夠使用較新的Oscon輸出電容、聚合物鉭質(zhì)輸出電容或所有陶瓷輸出電容，而完全不需顧慮穩(wěn)定性問(wèn)題。如此一來(lái)，便能夠運(yùn)用可達(dá)到高溫?zé)o鉛焊錫規(guī)范的電容技術(shù)。

　　更快速的瞬時(shí)響應(yīng)與更低的電壓偏差

　　TurboTrans技術(shù)能夠減少增加電容以達(dá)到特定瞬時(shí)目標(biāo)的需求。對(duì)于TI的額定30A PTH08T210W之類的模塊，經(jīng)證實(shí)可減少高達(dá)8倍數(shù)量的電容。圖2顯示改變量為5A/μs的10A負(fù)載步階所需的50mV最大偏差瞬時(shí)目標(biāo)范例。第一張圖顯示 PTH08T210W以470μF的最低需求輸出電容運(yùn)作，而且TurboTrans功能已關(guān)閉。電壓偏差由于瞬時(shí)而達(dá)到150mV。為滿足所需的50mV偏差值，設(shè)計(jì)人員總共需要10 560μF的輸出電容，如第二張圖所示，這是未使用Turbo Trans功能的模塊常見(jiàn)的結(jié)果。第三張圖則顯示使用TurboTrans功能的結(jié)果，其中只需要1320μF的輸出電容。