工程師分享：如何正確選擇電源模塊？

　　也許你常常會發(fā)現(xiàn)自己面臨相當緊張的項目最后期限要求。舉例來說，你的經(jīng)理剛給你布置了為一個新電信系統(tǒng)設(shè)計電源的任務(wù)。設(shè)計從在FPGA上實現(xiàn)的概念證明開始，現(xiàn)在到了必須創(chuàng)造電源的時候。一個隔離式電源模塊提供12V電源，為先進的ASIC、微控制器、FPGA和各種其他元件供電。一如既往，這些元件實際上充滿了電路板的空間，提供充分的電力、穩(wěn)定性、熱性能、低噪聲及可靠性需要挑戰(zhàn)物理定律。而你只有一個星期時間來創(chuàng)造這個電源。(嘆息)沒錯，就是這樣，好戲開場了!

　　由于ASIC、微控制器和FPGA的大電流要求，你可以使用基于分立元件的電源(一種分立和集成式的組合)或基于模塊的解決方案。當解決方案規(guī)格和外形固定時，成本、設(shè)計工作量和性能之間的權(quán)衡是必須考慮的條件。不過，當FPGA和微碼選項仍然未知并在最后一刻前有可能變化時，時間就成為關(guān)鍵因素，有可能出現(xiàn)不可預(yù)見的開發(fā)延遲。

　　在使用分立元件來設(shè)計你的電源時，當你思考需要考慮的所有元件，你就會很快意識到電源模塊能夠提供的價值。在分立方案下，挑選合適的PWM控制器、FET、電感器、補償方案和其他支持元件都需要時間，從而使設(shè)計周期變長。

　　圖1. 分立電源框圖

　　此外，對電路板進行合理布局需要的時間，以及所涉及的持續(xù)元件采購成本和時間都是電源模塊能夠為設(shè)計你的電源解決方案帶來顯著優(yōu)點的所有重要原因。

　　由于系統(tǒng)設(shè)計要求、電路板空間緊張和你的概念本質(zhì)，你決定項目應(yīng)當采用基于模塊的解決方案。電源模塊可提供完全集成的DC/DC穩(wěn)壓器。這意味著控制器、FET、電感器和補償電路全都包含在單個封裝之內(nèi)。模塊可以是模擬式、帶數(shù)字包封的模擬式或純數(shù)字式。

　　圖2. 電源模塊實現(xiàn)

　　對于你的設(shè)計，你決定選擇ISL8270M數(shù)字DC/DC電源模塊。該模塊可提供25A連續(xù)輸出電流，無需風扇或散熱器。熱增強的高密度陣列(HAD)模塊能夠?qū)嶂苯酉⒃陔娐钒逯?。模塊的ChargeMode數(shù)字控制可響應(yīng)單個開關(guān)周期內(nèi)的瞬態(tài)負載，無需補償。另外它還能夠最小化輸出電容，以增加設(shè)計的密度。像ChargeMode這樣的功能可讓設(shè)計始終保持穩(wěn)定，無論溫度或輸出電容及負載如何變化。

　　圖3. ISL8270M是完整的數(shù)字開關(guān)模式電源。通過添加輸入/輸出電容器來完成設(shè)計

　　引腳設(shè)置(Pin strap)模式允許對預(yù)編程配置進行快速變更。對于該電源模塊，使用名為PowerNavigator的圖形用戶界面(GUI)設(shè)計工具來簡化設(shè)置和配置。該工具使變更數(shù)字電源設(shè)計的特性和功能變得容易，無需編寫一行代碼，從而確保設(shè)計能在一星期的最后期限之前完成!

　　設(shè)計的概念證明對電源設(shè)計工程師始終是個挑戰(zhàn)，沒有堅強的神經(jīng)是不成的。當系統(tǒng)電源發(fā)生變化時會出現(xiàn)無休止的障礙，如由于誤差和性能改進的電壓變化，或者由于誤計算和FPGA及微控制器的不斷調(diào)整的電流變化。對電源設(shè)計工程師來說，這些變化意味著進一步的密度和熱考慮，但最壞的情況是，這意味著令人畏懼的補償網(wǎng)絡(luò)重新計算。使用該數(shù)字電源模塊的ChargeMode特性，你能拋開你的計算書、計算尺、高檔計算器和不再惦記用智能手機尋求技術(shù)支持。瞧，電信系統(tǒng)電源設(shè)計就這樣在不到一周內(nèi)完工!