电源模块设计分析与解决方案

本文摘要：电源模块是可以必要贴装在印刷电路板上的电源供应器（参见图1），其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、微处理器、存储器、现场可编程门阵列（FPGA）及其他数字或仿真阻抗获取供电。一般来说，这类模块称作阻抗点（POL）电源供应系统或用于点电源供应系统（PUPS）。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都普遍使用各种模块。

电源模块是可以必要贴装在印刷电路板上的电源供应器（参见图1），其特点是可为专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、微处理器、存储器、现场可编程门阵列（FPGA）及其他数字或仿真阻抗获取供电。一般来说，这类模块称作阻抗点（POL）电源供应系统或用于点电源供应系统（PUPS）。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都普遍使用各种模块。

虽然使用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽视可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题，并分别明确提出涉及的解决方案。　　　　使用电源模块的优点　　目前有所不同的供应商在市场上发售多种不同的电源模块，而有所不同产品的输出电压、输出功率、功能及流形结构等都各不相同。

使用电源模块可以节省研发时间，使产品可以更加慢发售市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜者。电源模块还有以下多个优点：　　●每一模块可以分别加以严苛测试，以保证其高度可信，其中还包括通电测试，以便去除不合规格的产品。互为较之下，集成式的解决方案之后较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。　　●有所不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师获取多种不同的自由选择。

　　●每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定展开，有助增加使用新技术所忍受的风险。　　●若使用集成式的解决方案，一旦电源供应系统经常出现问题，之后必须将整块主机板替换；若使用模块式的设计，只要将问题模块替换之后可，这样有助节省成本及研发时间。

　　更容易被忽视的电源模块设计问题　　虽然使用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题了解严重不足，或不给与充足的推崇。以下是其中的部分问题：　　●输入噪音的测量；　　●磁力系统的设计；　　●实时升压转换器的穿透现象；　　●印刷电路板的可靠性。　　这些问题不会将在下文中一一加以辩论，同时还不会讲解多种可解决问题这些问题的非常简单技术。

　　输入噪音的测量技术　　所有使用电源模式的电源供应器都会输入噪音。电源频率越高，之后就越必须使用准确的测量技术，以保证所量度的数据精确可信。

量度输入噪音及其他最重要数据时，可以使用图2右图的Tektronix探针分析仪（一般称作冻燃烧室分析仪），以保证测量数字精确可信，而且合乎预测。这种测量技术也保证短路环路可增至大于。　　　　展开测量时我们也要将测量仪表可能会经常出现传播延后这个因素计算出来在内。

大部分电流分析仪的传播延后都小于电压分析仪。因此必需同时表明电压及电流波形的测量之后无法保证测量数字的准确度，除非利用人手将有所不同的延后加以平衡。　　电流分析仪也不会将电感输出电路之内。典型的电流分析仪不会输出600nH的电感。

对于高频的电路设计来说，由于电路可忍受的电感无法多达1mH，因此，经由分析仪输出的电感不会影响di/dt电流测量的准确性，甚至令其测量数字经常出现相当大的误差。若电感器已饱和状态，则可使用另一更加精确的方法测量电流量，例如，我们可以测量与电感器串行一起的小型分路电阻的电压。

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