DC-DC电源转换讲解.ppt

2.4.4 多相电源 CPU的要求 低电压 1.5V 高电流 50A 高电流变化率 100A/us 单相同步电源目前的限制: 25A 5V供电，同步开管电源下MOS的漏极电压波形在5V与地间变化。开关时过冲产生的振荡，将加大瞬态功耗。 三、 元件的可靠性和系统的稳定性 MOS功率管前级驱动的功率 影响开关频率的因素 驱动功劳 开关损耗 铜皮等导体损耗 SOP 8封装的功耗 800mW 驱动前级与PWM芯片是否集成在一起，要考虑驱动功耗对芯片温度的影响。 若要再提高开关频率 * 直流电压变换(DC-DC)电路设计 孙祖希 2002年3月 一、 主板的电源电流分配 二、 DC-DC电压转换电路 2.1 齐纳(Zener)二极管 2.2 可调整稳压二极管 2.3 线性稳压电路 2.4 开关稳压电路 2.4.1 线性电源与开关电源的比较 2.4.2 非同步开关电源 2.4.3 同步开关电源 2.4.4 多相电源 三、 元件的可靠性和系统的稳定性 四、 PCB设计要注意的问题 一、 主板的电源电流分配 随着CPU的发展，为不同功能和不同频率芯片的要求，主板上电源的种类越来越多；低电压 电源的电流也越来越大。特别是CPU的核心电压越来越低，而电流越来越来越大。 如423脚P4 CPU，其Vcc（VID）电压为1.56 – 1.7V；电流最大值，对1.4G CPU为40.6A；1.5G CPU 43.0A；2.0G CPU 52.7A；对FMB（Flex Mother Board）为60.4A。对Northwood 533MHz CPU标称电压1.5V，电流 2.2G CPU为47.1A；2.4G CPU 49.8A；2.53G CPU 52.7A；对FMB1 为 60A。对FMB2 为66A （考虑CPU的发展和北桥等芯片等芯片电流和电容充电，电源应按比FMB 的要求的电流大来设计）。而睡眠状态的电流仅有8.5A。 （VID）设置值1.475V；实际允许的最 大和最小值与CPU电流有关（与电流成反比）。例如2.2G CPU VIDmin为1.335V；对2.4G CPU VIDmin 为1.325V；在同一电流下，最大最小差值0.05V。 1.475V为电流为0时的最大值。 Intel P4主板所需的电源有Vcc_core（VID）、Vcc_1.5、 Vccsus_1.5、 Vcc_2.5、 Vccsus_3.3 Vcc_3.3、5V及双输入电源选择开关（正常电源与sus电源间选择）5Vdual、 3.3Vdual、 2.5Vdual、 1.25Vdual（用于DDR的Vtt，可由2.5Vdual产生）。这些电源负载电流小的仅数十 毫安；电流大的达几安培或几十安。睡眠状态的电流和也大于1A。 而系统的电源按常规仅有5V、3.3V、12V、-12V和5Vsus少数种类电源 因此如何设计电源系统，将有限的电源种类转换为主板系统所需的多种类电源，是对主板设计 工程师的挑战。既要满足系统CPU、各芯片和插卡及外接口对电压电流的需求，及可靠性、稳 定性的需求，又要减少成本使所设计的产品在市场有竞争力。不同的主板厂家，电源系统的设 计可有不同。 为减少机箱的发热，参照笔记本电脑，新的台式系统的设计将独立的AC-DC电源由机箱移出并 简化。外接AC-DC转换电路直接插AC电源，只产生一种DC电源，接到主板。这样，主板电源系 统的设计变得更加重要。 二、 DC-DC电压转换电路 2.1 齐纳(Zener)二极管 齐纳(Zener)二极管:利用P-N结雪崩击穿原理产生稳定的输出 Vh IR IZ R Iout Vz IR = ( Vh – Vz )/R; IR = Iout + IZ IZ min 应大于拐点电流 优点：电路简单 缺点：输出功率小(最大值为 IR减拐点电流Iz ， IR最大值 受 二极管最大功耗限制。二极管实际最大功耗IZ max * Vzmax 。 IZmax = IR max – Ioutmin ； Iout max = IR min –IZmin ) 精度差（元件本身电压误差 +/- 5%左右；输出电流变化时， 使IZ变，输出电压有相应 的变化。） 输出电压标称值由3.3V按 10%递增 二极管功耗大。特别是Vz较高时。 使用限制：要求精度不高的电压参考 功率低且精度低的