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與其它存儲(chǔ)器技術(shù)相比，DDRSDRAM具有出眾性能、很低的功耗以及更具競爭力的成本。可與以前的SDRAM技術(shù)相比，DDRx存儲(chǔ)器需要一個(gè)更復(fù)雜的電源管理新架構(gòu)。本文探討了DDR電源管理架構(gòu)的理想選擇。 一、 雙PWM控制器 現(xiàn)在市面上有各種DDR電源IC，如集成MOSFET的ML6553/4/5、適用于大功率系統(tǒng)的FAN5066和FAN5068、DDRx和先進(jìn)配置及電源接口(ACPI)的組合等。 另一種器件FAN5236是專門為DDRx存儲(chǔ)器系統(tǒng)的一體化供電要求而設(shè)計(jì)的器件，這個(gè)單片IC集成了一個(gè)VDDQ開關(guān)控制器，一個(gè)VTT開關(guān)控制器和一個(gè)VREF線性緩沖器。 VDDQ開關(guān)可以輸出5~24V范圍內(nèi)的任何電壓，但VTT的開關(guān)則不同，它由VDDQ電源供電，并與VDDQ開關(guān)同步動(dòng)作。這兩個(gè)開關(guān)的輸出都可在0。9~5。5V范圍內(nèi)變化。由于VDDQ總線信號(hào)線的驅(qū)動(dòng)電壓為2。5V(DDR)或1。8V電壓(DDR2)，VTT的端接電壓為1。25V(DDR)或0。9V(DDR2)，所以在VTT和VDDQ之間存在一定程度的功率循環(huán)。將VTT與VDDQ分離，就可以將其間的功率循環(huán)以及由此產(chǎn)生的損耗降到最低。VTT開關(guān)在待機(jī)模式下也可以關(guān)閉。 二、 雙PWM控制器的應(yīng)用 圖2中給出了一個(gè)連續(xù)電流為4A、峰值電流為6A的VDDQ典型應(yīng)用，表中也列出了其材料清單。請(qǐng)注意，在圖2中，外部的矩形代表FAN5236雙脈寬調(diào)制器(PWM)，其中標(biāo)有PWM1和PWM2的小矩形代表IC內(nèi)部的兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)。另外還需要注意的是，在表中FAN5236被稱為DDR控制器，元件名為U1。可以很容易地對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行修改，通過分壓器R5/R6，將VDDQ設(shè)置為1.8V，將VTT設(shè)置到0.9V，以適用DDR2應(yīng)用。 設(shè)置輸出電壓FAN5236PWM控制器的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為0。9V，其輸出由分壓器分壓到VSEN腳(R5和R6)，因此輸出電壓為：0。9V/R6=(VDDQ×0。9V)/R5。 1、輸出電感的選擇實(shí)際的最小電感值是在某些最小負(fù)載情況下使電感電流正好保持在連續(xù)導(dǎo)通邊緣的那個(gè)電感值。標(biāo)準(zhǔn)做法是在標(biāo)稱電流的15%~35%之間選擇一個(gè)比較小的電流。在輕負(fù)載情況下，控制器可以自動(dòng)切換到滯后模式，以維持高效率。下面的等式有助于選擇合適的輸出濾波電感L1和L2： I=2×IMIN=VOUT/ESR 其中I為電感紋波電流，VOUT是允許的最大紋波電壓。 L=[(VIN－VOUT)/(FSW×I)]×(VOUT/VIN)這里FSW為開關(guān)頻率。 2、輸出電容選擇在一個(gè)開關(guān)電源中，輸出電容C6和C8有兩個(gè)主要作用。與電感配合，輸出電容對(duì)開關(guān)產(chǎn)生的脈沖序列進(jìn)行濾波，為負(fù)載提供瞬態(tài)電流。對(duì)輸出電容的要求取決于ESR、電感紋波電流(DI)和允許的紋波電壓(DV)。輸入電容選擇輸出電容應(yīng)該根據(jù)額定RMS電流來選擇。在DDR模式，VTT電源輸入由VDDQ輸出提供，這樣VDDQ轉(zhuǎn)換器負(fù)載電流就產(chǎn)生了輸入電容紋波電流，此RMS輸入電流為： IRMS=IOUT(MAX)√D-D2 其中，D為PWM1轉(zhuǎn)換器占空比，D＝VOUT/VIN。C9與C1并聯(lián)，用來過濾高頻源阻抗，一般在輸入端接一個(gè)小陶瓷電容器。 3、電源MOSFET選擇MOSFET的損耗是其開關(guān)(PSW)損耗和傳導(dǎo)(PCOND)損耗之和。在典型應(yīng)用中，F(xiàn)AN5236轉(zhuǎn)換器輸出電壓低于輸入電壓，這樣在每個(gè)周期的大部分時(shí)間，低端MOSFET(Q2)在傳導(dǎo)全部負(fù)載電流，Q2的選擇應(yīng)該使傳導(dǎo)損耗降到最小，因此應(yīng)該選擇低RDS(導(dǎo)通狀態(tài))MOSFET。 相反，高端MOSFET(Q1)的占空比要小得多，這就減小了傳導(dǎo)損耗的影響，但鑒于其占開關(guān)損耗的大部分，所以Q1選擇的首要標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是門電荷。 4、布線考慮如果沒有遵守電路布局的約束，即使在正常工作狀態(tài)，開關(guān)轉(zhuǎn)換器也會(huì)產(chǎn)生顯著的環(huán)路干擾和電磁干擾。在DC-DC轉(zhuǎn)換器中存在兩組關(guān)鍵的器件。以高速率處理大量電能的開關(guān)電源組件是噪聲的根源。負(fù)責(zé)提供偏壓和反饋功能的小功率元件對(duì)噪聲非常敏感，因此建議使用多層PCB。指定一個(gè)平面層為地層。指定另一個(gè)平面層為電源層，并將該層按照電壓大小分割成幾個(gè)小孤島。有關(guān)細(xì)節(jié)請(qǐng)參考FAN5236數(shù)據(jù)表。 三、本文小結(jié) 多年發(fā)展趨勢都是如此，即消費(fèi)者將需要越來越大的存儲(chǔ)器來運(yùn)行更大的軟件。在如英特爾公司服務(wù)器主板這樣的系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)計(jì)了大容量的DDRx存儲(chǔ)器，有些系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量達(dá)到16GB。要給這樣的系統(tǒng)供電，已降低功耗的第一代DDR功率仍無法滿足要求，因此必須轉(zhuǎn)向DDR2存儲(chǔ)器技術(shù)。 雖然目前剛到達(dá)DDR2生命周期的高峰，業(yè)界已經(jīng)在為下一代存儲(chǔ)器技術(shù)DDR3而忙碌。盡管預(yù)計(jì)DDR3到2006年才會(huì)上市，三星等廠商已經(jīng)推出了512MbDDR3DRAM芯片樣品，其速度提高到了1066Mbps，而電源電壓降到1。5V。 |
