關(guān)于為當(dāng)今許多 PC 板和系統(tǒng)提供電源軌，有好消息也有壞消息。首先，好消息是：現(xiàn)在在基于線性(低壓差或 LDO)和開(kāi)關(guān)架構(gòu)的 DC/DC 穩(wěn)壓器和轉(zhuǎn)換器中有許多出色的選擇。因此，找到一個(gè)具有合適的屬性組合的人比以往任何時(shí)候都容易。此外，許多在個(gè)位數(shù)電壓下提供低于 5 到 10 A 電流的較小單元很容易使用，并且只需要幾個(gè)外部無(wú)源元件，也許還需要一個(gè) MOSFET。他們?cè)敿?xì)的數(shù)據(jù)表解決了與其在標(biāo)稱(chēng)和極端情況下的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能相關(guān)的許多問(wèn)題(如果不是全部的話)。

到目前為止，一切都很好——那么壞消息是什么?就是這樣：今天的設(shè)計(jì)還需要多個(gè) DC 導(dǎo)軌——10 條、12 條，甚至更多并不罕見(jiàn)——平衡作為一個(gè)組的導(dǎo)軌的選擇可能是一個(gè)令人沮喪的問(wèn)題。如果軌道直流電壓不同，則更容易，因?yàn)樗胁⒍x了選擇。但是，如果這里需要 2 A 時(shí)為 3.3 V ±5%，而那里需要 0.5 A 時(shí)為 3.3 V ±2%，該怎么辦?您使用一個(gè) 2.5 A 穩(wěn)壓器還是兩個(gè)較小的穩(wěn)壓器?當(dāng)您需要這里的 1 A 和那里的 1 A 但在兩個(gè)地方的規(guī)格相同時(shí)，您會(huì)怎么做：您使用兩個(gè) 1 A 單元還是單個(gè) 2 A 設(shè)備?

問(wèn)題在于，隨著軌道數(shù)量的增加，決策和權(quán)衡矩陣變得極其復(fù)雜，當(dāng)然，每個(gè)條目都有多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，例如電壓、電流、容差、效率、瞬態(tài)性能和成本。您是否選擇在某個(gè)方面稍好一些但在另一個(gè)方面可能稍差的調(diào)節(jié)器?您如何權(quán)衡權(quán)衡，尤其是當(dāng)它們微妙且通常難以量化時(shí)?

確定最佳配電拓?fù)涫且豁?xiàng)吃力不討好的任務(wù)，因?yàn)槟J(rèn)為最佳的方式取決于很多觀點(diǎn)和判斷。也許在未來(lái)的某個(gè)時(shí)間，人工智能 (AI) 將有助于評(píng)估和縮小選擇范圍，但我懷疑那是一段很長(zhǎng)的未來(lái)。我見(jiàn)過(guò)的可用 CAD 程序當(dāng)然可以評(píng)估給定的方法，但它們不能很好地評(píng)估權(quán)衡及其技術(shù)或美元成本。

挑戰(zhàn)變得更加困難，因?yàn)榇鸢覆粌H涉及組件規(guī)格本身，還涉及板上的布局和占位面積問(wèn)題。最有用的工具似乎是舊的備用工具——Excel 電子表格——如果只是為了跟蹤評(píng)估中的選擇并提供基本分析。

在確定了電源軌配電拓?fù)渲螅€有更多的壞消息。對(duì)于其中許多軌，它們的開(kāi)啟/關(guān)閉順序以及斜坡速率至關(guān)重要。有一些電源管理 IC 可以實(shí)現(xiàn)排序，但它們只能做它們被連接起來(lái)做的事情。一些 PMIC 僅為硬件，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)幾個(gè)外部電阻器設(shè)置排序順序和時(shí)序。這些一勞永逸的裝置沒(méi)有太大的靈活性，但它們無(wú)需軟件即可工作，這在某些情況下是一大優(yōu)勢(shì)。其他 PMIC 具有內(nèi)置邏輯，可以執(zhí)行用戶(hù)編程的序列。像往常一樣，這是靈活性與信心的兩難境地。

在定義導(dǎo)軌如何相對(duì)于彼此上下傾斜時(shí)甚至存在差異。有時(shí)只需要一個(gè)穩(wěn)壓器的電源良好/不良輸出來(lái)啟用/禁用另一個(gè)穩(wěn)壓器，但通常并不是那么簡(jiǎn)單。考慮只有兩個(gè)軌的簡(jiǎn)單情況：它們應(yīng)該具有順序、比例和同時(shí)時(shí)序嗎?

在順序時(shí)序中，第二個(gè)電源軌僅在第一個(gè)電源軌達(dá)到其標(biāo)稱(chēng)調(diào)節(jié)值后才開(kāi)啟。

在比率計(jì)時(shí)(中，兩個(gè)輸出電壓同時(shí)啟動(dòng)，并且兩個(gè)電壓同時(shí)達(dá)到穩(wěn)壓。它被稱(chēng)為“比率”，因?yàn)檫@兩個(gè)電壓通常不同，因此它們的 dV/dt 斜率不同，但由一個(gè)常數(shù)因子相關(guān)。

最后，在同時(shí)啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)輸出電壓的斜率相同;因此，兩個(gè)電壓在不同的時(shí)間達(dá)到調(diào)節(jié)。

這只是其中的三個(gè)選項(xiàng)，還有更多。對(duì)于運(yùn)算放大器、處理器、FPGA 和更大、高度集成的 IC 等單個(gè)設(shè)備，供應(yīng)商數(shù)據(jù)表會(huì)列出排序和軌道關(guān)系(如果沒(méi)有，那不是一個(gè)好兆頭)。但是一個(gè)有用的電路不僅僅是那些 IC，而且可能存在具有特殊排序需求的整體設(shè)計(jì)的子部分。因此，設(shè)計(jì)人員必須確定哪些排序模式對(duì)于這些部分是強(qiáng)制性的、首選的和禁止的。

請(qǐng)注意，排序根本不是一個(gè)新問(wèn)題。在高功率真空管的“舊時(shí)代”，通過(guò)交流或直流加熱燈絲通常是一個(gè)好主意，從而在施加直流板 (B+) 電壓之前從陰極開(kāi)始發(fā)射電子。雖然這樣做對(duì)于較小的管子來(lái)說(shuō)并不重要，但過(guò)早地為較大的管子施加板電壓會(huì)縮短它們的壽命，甚至可能導(dǎo)致立即燒壞。最初，完成了所需的燈絲板排序，但很快就添加了基于熱的計(jì)時(shí)器，因?yàn)橛捎诓僮鲉T錯(cuò)誤導(dǎo)致昂貴的燈管燒毀的案例太多。

如此多的高性能、小型且易于使用的電源相關(guān) IC 的可用性是一大優(yōu)勢(shì)。但目前，他們無(wú)法決定整體拓?fù)?、?quán)衡和關(guān)系等較為模糊的問(wèn)題。我懷疑電源拓?fù)鋵?zhuān)家將有一段時(shí)間的工作保障。

您必須在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的最大 DC 軌數(shù)是多少?您使用了哪些工具(如果有)來(lái)評(píng)估您的選擇然后做出決定?多軌設(shè)計(jì)中最簡(jiǎn)單的部分是什么，最難的是什么?