你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

專家分享:電源設(shè)計面臨的挑戰(zhàn)

發(fā)布時間:2016-12-20 責(zé)任編輯:sherry

【導(dǎo)讀】開場白的時候,提到了電源設(shè)計最重要的因素是電流,電流大小決定了電源設(shè)計的難度。那么電源的電流是這幾年才開始變大的嗎?早些年沒有大電流的電源設(shè)計嗎?答案當(dāng)然是否定的!那么這些年電源設(shè)計的大電流和之前有什么區(qū)別呢?
 
我的總結(jié)是:一個是高壓大電流,一個是低壓大電流。
 
高壓大電流電源的設(shè)計難點
 
時間退回十年或者二十年之前,那個時代不是沒有大電流的電源設(shè)計,而是絕大多數(shù)大電流的單板,都是電源板或者背板。普通的功能板或者板卡類單板,由于芯片工作的IO電壓大多是3.3V,5V,電流通常也不會太大,大多在10A以下,常見的就是幾安培。而電源板或者背板,電流大的同時,電壓也比較高,12V,36V,48V以上。所以我總結(jié)為高壓大電流的設(shè)計挑戰(zhàn)。
 
應(yīng)對高壓,我們要關(guān)注安規(guī),注意各種安全距離,包括空氣間隙,爬電距離等。關(guān)心阻燃,絕緣等安全相關(guān)的設(shè)計要求。這是另外一個很大的范疇,在這里就不一一贅述了,大家關(guān)心的可以找相關(guān)資料看看,一博科技也有相關(guān)的專家負(fù)責(zé)安規(guī)的設(shè)計。  
高壓大電流電源的設(shè)計難點
這類PCB設(shè)計,也會有大電流,幾十安培或者上百安培。但是這種板子有另外一個特點,就是上面基本不會出現(xiàn)功能電路,也就是說你的CPU,DDR顆粒,大規(guī)模的FPGA等,這些電路你不會放在電源板上去實現(xiàn)。電源板就是電源板,上面都是實現(xiàn)電源功能的元件,大的電感,電容,電阻,二極管……一個字總結(jié),就是元件都很“大”。
 
這類設(shè)計應(yīng)對大電流的設(shè)計挑戰(zhàn),解決方法也是簡單粗暴的。盡量粗的走線,盡量寬的銅箔,如果還不能滿足,那就厚銅,2oz不行就4oz,再不行就6oz,10oz,甚至12oz。我們在各研討會都有展示的一款厚銅板,就是12oz的銅箔厚度設(shè)計。小小一塊板子,顯得非常厚重,我們的工藝專家東哥的介紹就是:居家旅行,防身必備 ^-^
 
而傳統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則應(yīng)對這類電源板的大電流,也是簡單粗暴的過設(shè)計。所以大家心目中的載流答案經(jīng)常是非常保守的,比如1安培電流,大約需要40mil的線寬;而一個10~12mil的過孔,只能承載0.5安培的電流,我甚至聽到有人回答說12mil的過孔承載0.2安培電流。我當(dāng)時就在想,如果你的設(shè)計是20安培電流,那你需要打多少過孔呢?
 
所以我們來到電源設(shè)計的另一個挑戰(zhàn)……
 
低壓大電流電源的設(shè)計難點
 
其實高壓低壓,并不是這兩類問題的主要分界點。我真正想說的主要區(qū)別是,現(xiàn)在傳統(tǒng)的功能電路,也就是我們設(shè)計的CPU,DSP,大規(guī)模的FPGA,Core電流經(jīng)常就有幾十安培,IO電源的電流也變得越來越大。電源設(shè)計的趨勢如下圖所示:
低壓大電流電源的設(shè)計難點
這時候的大電流,已經(jīng)不可能使用厚銅板了,因為畢竟板上還有大量的信號線,線寬只有幾mil。而銅皮的面積,有時候限于“層”資源以及大量的密集過孔,有限的銅皮面積也很難無限加大。
 
如下圖的設(shè)計,密集的過孔,有限的板子面積以及層數(shù),我們?nèi)绾螒?yīng)對大電流設(shè)計的挑戰(zhàn)呢?我們?nèi)绾斡嬎惚仨毜妮d流通道(包括銅皮寬度及過孔數(shù)量)呢?
低壓大電流電源的設(shè)計難點
而低電壓,也會帶來另外設(shè)計難點。如上一篇文章說的,電流越大,一般來說對應(yīng)的△I也就可能越大,一定的電感下,感應(yīng)出的△V也就越大。而較低的電壓,本身設(shè)計的裕量就小,設(shè)計的難度就變得更大。
 
如下圖所示,DC和AC的問題,一起構(gòu)成了電源設(shè)計的問題。
低壓大電流電源的設(shè)計難點
一個電源,要滿足5%的設(shè)計裕量,是必須AC和DC一起考慮的。
低壓大電流電源的設(shè)計難點
 
要采購電源板么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉