通信系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)中面臨的問題及挑戰(zhàn)

　　現(xiàn)在的通信系統(tǒng)電源面臨穩(wěn)壓、散熱、輸入噪聲和成本等設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，而板上電源設(shè)計(jì)和多相方法可以解決通信系統(tǒng)中低電壓大電流電源的設(shè)計(jì)困難，滿足成本和電性能要求。

　　為了處理日益復(fù)雜的實(shí)時(shí)計(jì)算，今天的通信系統(tǒng)需要采用許多大功率計(jì)算集成電路，如CPU、FPGA和存儲(chǔ)器等。計(jì)算速度越來(lái)越高使得時(shí)鐘頻率和電源電流不斷提高，有些器件需要的電流已經(jīng)超過(guò)了100A。一方面電源電流在不斷增加，另一方面由于計(jì)算器件采用更為精細(xì)的線寬制造工藝，電源電壓則已下降到將近1V。低電壓大電流容易導(dǎo)致功率損耗，因此線性調(diào)節(jié)器已不適合用于這類電源中，可以采用高性能開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效率電源設(shè)計(jì)。

　存在的問題

　　與當(dāng)今很多系統(tǒng)一樣，通信系統(tǒng)電路板單位面積成本越來(lái)越高。尺寸約束再加上要求成本更低的壓力以及新技術(shù)難題，使得低電壓大電流電源成為通信系統(tǒng)中最為困難的設(shè)計(jì)任務(wù)之一。設(shè)計(jì)中主要面臨下面一些技術(shù)問題：

　　◆ 穩(wěn)壓

　　由于電源電壓下降到1V，供電線路中即使低至50mV的細(xì)微電壓波動(dòng)也有可能對(duì)計(jì)算器件性能造成干擾，因此必須進(jìn)行嚴(yán)格的直流穩(wěn)壓。大電流輸出是電壓波動(dòng)的一個(gè)主要原因，如PCB線路上或電源輸出與CPU電源管腳之間連接器上的10～50mV電壓降。當(dāng)輸出電壓在1V～1.5V范圍內(nèi)時(shí)，這些電壓降的影響很嚴(yán)重，故而需要在電壓輸出線（正線）和電源回路線（負(fù)線）上進(jìn)行遠(yuǎn)程電壓檢測(cè)。

　　另一個(gè)問題是在執(zhí)行不同系統(tǒng)命令時(shí)，先進(jìn)計(jì)算器件的瞬時(shí)供電電流變化可達(dá)20A以上，如此大幅度負(fù)載跳變?cè)偌由虾芨叩碾娏鬓D(zhuǎn)換速率會(huì)導(dǎo)致電源電壓下降或調(diào)節(jié)過(guò)度，所以電源必須具備極快的瞬態(tài)響應(yīng)才能處理這類動(dòng)態(tài)負(fù)載，并使輸出電容器件尺寸盡可能小。

　　◆ 散熱

　　由于封裝密度隨系統(tǒng)復(fù)雜度增加而增加，散熱成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)師必須面對(duì)的一項(xiàng)更加困難的挑戰(zhàn)，同時(shí)高性能計(jì)算器件對(duì)電壓調(diào)節(jié)的嚴(yán)格要求還需要電源位置與它盡量靠近。因此應(yīng)將電源功耗降到最小并消除PCB和電源器件中的發(fā)熱部位，避免使已經(jīng)很熱的計(jì)算器件溫度再度增加，這一點(diǎn)是非常重要的。