傳授壓箱絕技：從SoC設(shè)計(jì)人員那都了解不到的功耗管理問(wèn)題

　　三星Galaxy III智能電話也遇到了非常相似的情況，而且結(jié)果可能更令人煩惱。當(dāng)用戶插上電話后，系統(tǒng)SoC開(kāi)始充電，一般會(huì)出現(xiàn)不受控的浪涌。這種瞬變導(dǎo)致SoC檢測(cè)到充電失敗，關(guān)斷充電電路，而且不會(huì)通知用戶。因此，用戶進(jìn)入甜美的夢(mèng)鄉(xiāng)，直到第二天早晨，被窗外的鳥兒吵醒，卻發(fā)現(xiàn)放在床頭柜上的電話根本就沒(méi)有充電。

　　這些問(wèn)題不僅僅出現(xiàn)在智能電話上。Bailey說(shuō)：“最終，SoC產(chǎn)生的瞬變導(dǎo)致重新進(jìn)行電源設(shè)計(jì)。”

　　即使電源管理電路中的穩(wěn)壓器能夠保持出現(xiàn)的瞬變，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員還是沒(méi)有完全解決這些問(wèn)題。瞬變的幅度和速度會(huì)使得設(shè)計(jì)人員對(duì)電源進(jìn)行全面的AC電路分析，包括，布板的雜散電容。這一般是SPICE的工作，電源設(shè)計(jì)人員通常轉(zhuǎn)向采用Linear Technology公司的LTspice?軟件，因?yàn)樵摴咎峁┓€(wěn)壓器器件模型庫(kù)，以及電源設(shè)計(jì)人員友好的用戶界面。

　　穩(wěn)壓器和SoC之間的走線阻抗等問(wèn)題有可能成為很難解決的問(wèn)題。如果SoC的電源管理設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大的負(fù)載瞬變，可能會(huì)導(dǎo)致非常復(fù)雜的布板，或者昂貴的其他電路板層，如圖2所示，對(duì)于電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員，穩(wěn)壓器會(huì)處理瞬變。

　　除了穩(wěn)壓，還有信號(hào)完整性問(wèn)題。供電電源線出現(xiàn)快速大電流瞬變，可能會(huì)成為耦合噪聲的主要來(lái)源，這些噪聲會(huì)影響電路板上的其他電源線，以及信號(hào)線。IC物理設(shè)計(jì)人員比較熟悉這類信號(hào)完整性分析，但是，對(duì)于大部分電路板設(shè)計(jì)人員而言，設(shè)計(jì)起來(lái)會(huì)有一定的難度。

圖2.Stratix V開(kāi)發(fā)板的第13層，顯示了設(shè)計(jì)人員選擇分配整個(gè)板層，將穩(wěn)壓器（右下側(cè)）連接至VCC。很難有更好的解決方案來(lái)處理大電流瞬變

　　Odabaee強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“參考設(shè)計(jì)非常重要。我們這樣的供應(yīng)商通過(guò)查看設(shè)計(jì)來(lái)提供幫助。但是，設(shè)計(jì)一個(gè)50-Amp、0.9-V系統(tǒng)仍然需要很高的技巧?！盠inear Technology公司合作伙伴解決方案經(jīng)理Gerard Velcelean也同意這一觀點(diǎn)：“老板讓內(nèi)部員工來(lái)處理這些問(wèn)題。而小組人員如果不借助參考設(shè)計(jì)，很有可能會(huì)遇到問(wèn)題?！?/P>

　　結(jié)論

　　現(xiàn)代SoC——無(wú)論是ASIC、ASSP還是FPGA，其隱含的一些技巧能夠有效的降低能耗。但是，這些技巧越隱含，出現(xiàn)不良結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)就越大，這些結(jié)果可能會(huì)與系統(tǒng)使用模型沖突，使得電源設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，或者不可預(yù)測(cè)的失效模式等。當(dāng)然，SoC供應(yīng)商會(huì)提供幫助。TI的Bittlestone說(shuō)：“我們用了很多的邏輯門來(lái)實(shí)現(xiàn)電源管理系統(tǒng)的接口，以方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的使用?！钡词谷绱耍匾氖?，SoC用戶應(yīng)采用參考設(shè)計(jì)，或者深入理解他們所遇到的問(wèn)題。