复杂电路系统电源及PDS设计

现代大型集成电路，比如CPU、大型FPGA等消耗的电流往往达到数安到几十A，并且一些复杂系统电源种类繁多，因此电源系统的设计是否合理往往成为系统能否稳定工作的关键。电源系统的设计应该包含电源评估、电源供电电路设计和功率分布系统（Power distribuTIon system 简称PDS）三个方面。本文分别探讨这三个方面的一般设计方法和思路。

　　一、电源评估

　　评估电源是电源系统设计的第一步，也是最重要的一步，决定了电源设计的成败。在设计电源的时候应该已经完成了整个系统的框图设计并基本选定了其中重要的IC芯片，这时我们需要参考数据手册Datasheet获得每一个IC的工作电压及消耗电流，并绘制下面这样一张表：

　　表一、 IC电源评估表

 

 

 

　　1. 电源类型

　　2. 电压值

　　电压值一般包含最小、典型和最大值，一般设计的电路电源应该工作在典型工作电压上，并且电源波动范围不应该超过最小和最大值的范围。

　　3. 电流

　　在设计电源时电流值应该考虑最Worst的情况，比如大型FPGA系统电流可能会随着使用逻辑门的多少而相差很多；在设计供电电路时在评估的最大电流基础上要提供一定的设计余量。

　　4. 功耗

　　统计每个电源的功耗是为了更合理的分布电源Tree，参考电源树一节。

　　在获取每个IC的电源参数后，我们需要绘制下面这样一张统计表，这一步是为了电源电路的设计和规划电源Tree做准备。

　　二、电源电路设计

　　1. 模拟电源

　　模拟电源往往为PLL、ADC/DAC、电流源等等模拟电路供电，它们的特点是电流较小，一般在几十mA到几百mA之间，并且对电源纹波敏感。因此模拟电源电路的设计往往选择LDO等，我们称为线性电源；并且对电源在IC引脚输入处要采取LC或铁氧体进行滤波以进一步减小电源纹波。其典型原理如图1所示：

 

 

 

　　图1