DSP处理器的电源设计

源良好布局的重要性，但事实上，它可以对满足总的电源容差要求起到很大作用。正确放置去耦电容可以帮助降低噪声和串扰，这对开关稳压器尤为重要。把开关稳压器的输入电容放在接近输入引脚的地方可大幅度减小输入电源中的偏差。这反过来可减小线暂态的影响并可把输出偏差减小0.2%到 0.5%。考虑到大多数DSP的电压容差为5%，这是一个不小的量。应把去耦电容和电感放在靠近该器件的地方以减小电流环。

在开关稳压器中，开关节点是电压在近似地电压到输入电压之间切换的高频节点。布局不当可导致开关节点与系统中的其它信号相互干扰。图2显示了一个正确的开关稳压器布局，电流环小并靠近稳压器。红色连线是大功率和开关连接，必须在物理上靠近该器件以尽量减小噪声和串扰。蓝色连线是噪声敏感的连接，布线时应远离开关节点。在外部元件中，CIN和COUT应放在最靠近该器件的地方。

图2：开关稳压器的布局考虑。

Micrel 公司的MIC22950提供了一种为DSP处理器内核供电的理想解决方案。大多数DSP制造商认为DSP电源应提供内核最大耗流(计算值)两倍的电流，MIC22950具有10A的电流输出能力，可避免发生供流能力不足的情况。图3给出了MIC22950的框图。MIC22950的一个重要特性是带有用于解决浪涌电流问题的斜度控制(RC)功能。电容上电流的计算公式为：

其中C是电容，ΔV是电容两端的电压，ΔT是时间。可以通过控制输入电压的时间斜度来控制浪涌电流。通过联合使用RC引脚和上电复位(POR)引脚，MIC22950可以解决在DSP处理器中的排序问题。DSP数据手册中包含电源接通和关断的排序信息。通过联合使用RC引脚和POR引脚，设计人员可以实现加窗排序、延时排序和按比例排序。

图3：MIC22950的框图

MIC22950 的输出电压精度为2%，有能力满足DSP处理器苛刻的容差范围要求。其负载稳压范围为0.2%，还余下超过2.8%可用于克服由处理器快速切换产生的任何负载瞬态。图4显示了在MIC22950上输出电流从1A变化到10A时的负载瞬态。通常，DSP处理器不会有这样大的负载瞬态，但即使出现这样的情况，在输出电压为1.8V时，MIC22950的输出电压变化小于50mV，低于2.8%的偏差要求。

图4：MIC22950的线瞬态。

MIC22950 也是使用SuperThermal(tm) FET技术的新系列产品的成员。该公司已经发布了MIC22400、MIC22600和MIC22700，分别具有提供4A、6A和7A输出电流的能力。通过使用该技术，Micrel公司使MIC22950成为业内现有的功率密度最高的产品之一。输出功率与封装尺寸之比可作为功率密度的度量。由于基站的板空间是受限的，设计人员不能无限制地增大电源的尺寸。所以，设计人员会选择功率密度最高的器件，在确保电路得到足够功率的同时尽可能节省宝贵的电路板空间。MIC22950的功率密度为0.4A/mm2，而业内大多数其它产品的功率密度仍低于0.23A/mm2。

MIC23153 是一款为DSP的I/O电压供电的理想解决方案。具有2A电流能力并采用新的HyperLight Load(tm)(HLL)架构，MIC23153可在轻载和重载时都非常高效地提供功率。对于轻载应用，HLL架构使用存储在输出电容中的电荷来维持输出电压。由于负载电流低，输出电压的下降将需要更长的时间。在关机状态，除误差比较器和带隙比较器之外，MIC23153关闭电流环一侧的所有电路，从而在关机模式节省更多的能量。一旦输出电压下降到低于带隙电压，HLL架构发出信号进而启用高压侧晶体管。通过这种只在必要时接通输出的方法，Micrel 公司的这种专利架构使用脉冲频率调制(PFM)在轻载时提供高效率。在重载时，MIC23153工作在固定频率的PWM模式，从而综合利用了PFM和 PWM稳压器的优点。

MIC23153的另一个优点是功率良好(PG)功能。当该芯片连接到输出电压时，如果输出电压高于其设定电压的92%，PG引脚将输出逻辑电平高。此引脚可与电压监视器及MIC22950联用以协助处理DSP处理器所需的排序。

随着无线标准和技术的演进，电源行业也必须改变以跟上不断改变的市场。DSP处理器不断提高的集成度和不断加快的处理速度使处理器电源面临更大的压力。通过理解相关指标的重要性和谨慎布局，设计人员可以开发出功率更高但仍鲁棒的电源。

注：HyperLight Load 和SuperThermal是Micrel公司的商标。

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