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DC-DC电源模块常见应用问题分析与解决
编辑:上海责允电子科技有限公司   发布时间:2018-04-26

DC-DC电源模块常见应用问题分析与解决之:输出纹波噪声偏大

微功率DC-DC电源模块以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,广泛应用于电路设计中。虽然其应用电路简单,操作简单,但往往在应用时还是会遇到一些常见问题。针对此本文对电源模块常见的应用问题以及如何排除故障进行一次详细的分析。

微功率DC-DC电源模块以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,受到很多电子设计者的青睐。电源模块虽然应用电路简单,操作简单,但往往在应用时还是会遇到一些常见问题。针对此本文对电源模块常见的应用问题以及如何排除故障进行详细的分析,希望对设计者的电源模块选型时有所帮助。

常见问题一:输出纹波噪声偏大

原因1:模块在使用时,负载为动态负载,使得模块输出电压峰峰值变大,但注意这不是纹波噪声。

当负载电流如果进行周期性突变时,模块输出电压的峰峰值会变大。这是一个瞬态量,但有时会被误以为是纹波噪声。所以当使用一个电源模块给多个电路单元供电时,对于有周期性负载变化的电路,前级需要增加π型滤波,减小这部分电路的瞬态变化对其他电路的干扰。

行动装置处理器功耗过高问题,可望藉由提升直流对直流(DC-DC)电源转换器效能获得改善。具有更低暂态响应的DC-DC电源转换晶片,由于输出电压不易产生波动,有助行动装置处理器能在稳定的低电压下运作,进而达到省电的目的。

因此,为保证处理器所能达到的效能,直流对直流电源转换器通常需要在较高的电压状况下运作,而不是如理想状况那般,尽可能以最低的电压状况下运作。

有鉴于此,在开发处理器时,为延长宝贵的电池寿命而耗费许多人力完成的设计,可能会因为驱动处理器的是一个不合标准的直流对直流电源转换器而白白浪费,这个直流对直流电源转换器的暂态效能,及精确性可能都有不足之处。

透过本文的描述,将可看到一个内建暂态效能很好的直流对直流电源转换器,如何为电源管理IC(PMIC)达到更好的省电效果。

确保处理器正常运作 电压输出功率须稳定

处理器制造商耗费许多时间于处理器的功率电路上,只为了要确保在效能最大化之余,功耗也能降至最低。在某些状况下,处理器会调整效能以匹配最低可能功率,或甚至是采用动态机制,根据处理器能力调整核心的电压。

处理器需有最低电压才能维持正确的效能。然而,在正常的运作状况下,直流对直流电源转换器的输出电压会受到许多因素的影响而有所变动,例如元件的变异性、直流对直流电源转换器的运作模式,与暂态负载等因素。

这表示直流对直流电源转换器的输出电压通常需要标示正/负公差水准,才能确保处理器正确运作,而直流对直流电源转换器的输出电压水准则必须尽可能在最低值加上公差的范围内运作。

因此,若处理器只有在特定电压之下才能保证维持特定的效能,那么直流对直流电源转换器就必须在一个较高的电压下运作,如此才可以应付电压下降、精确性不足,及通常会被忘记或是忽略掉的暂态反应等影响因素。

因此,若能将直流对直流电源转换器在暂态负载下的输出效能调整到最佳化,那么由其供电的处理器,就可在最低功耗下发挥最大的效能。藉由检视技术较先进的PMIC产品内建的直流对直流电源转换器的暂态效能,可发现这些优化的效能就能为数种不同运作模式节省许多的电池寿命。

如图1所示,一个整合型电源管理次系统,可提供一个具有成本效益及弹性的单晶片电源管理解决方案。它是特别针对一系列低功率可携式消费性产品的需求而设计,但同样也适用于任何具有多媒体处理器的应用。已有厂商推出可支援安谋国际(ARM)处理器运作的PMIC,但同时也能支援大部分的应用,以及各种低功耗多媒体应用的核心行动处理器。


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