2019年高速PCB设计指南7.doc(5)

崗速PCB设计指南

有一种情况是，讯号频率很高(lOOMbit/s)而供电电压又低(典型是3.3V),保护器件必须有很低的容性负载，而其stand-off电压远低於还有另一种情况，其中在保护通路中的寄生电感可以导致很大的电压过冲。为使效率提到最高，电路板的布线应该是，保护器和受保护线路之间的通路必须减至最低，而在RJ45连接器和保护器之间的通路长度也减至最低。

4、热交换/即插即用

愈来愈多的系统其设计是，在系统仍然加电期间，允许插板或插头随时插入和拔除。那些插板或插头会插入到或拔除自带有讯号，电源线和地线的插座,而且有很高机会产生瞬变。此外，该系统还能够动态地调整其电源，以适应突然增加或减少的电流负载。

蜂窝电话或其他可携电子设备会无心地带电期间插入到或拔除自充电的系统。这同样也会产生瞬变。在这里，除了瞬变保护之外，还需要有能源管理以适应突然增加或减少的电流负载。

USB介而的设计，是给桌而系统与周边设备之间，提高一种高速的串行介接能力。还有，UB介而有一根电压供电线，可用来给连接着的周边设备供电。如果没有负载插入到USB插座里，它就是个开路的插座。由人体静电对该插座感应的ESD脉冲放电，会导通至电路板上，并会轻易地损坏USB控制器。

你必须确保这种高速总线里，无论数据线抑或电源线都采取了保护。并且，尽管能源管理已被写入到USB的规格中，但ESD的保护却还没有。

TVS器件可以用来提供适当的ESD保护。元件的放置和通路的长度仍然是重要的设计问题。同样的排布指南应该仔细参详。务令TVS和受保护线之间的通路变短，并且务令TVS 器件尽可能靠近端口连接器。

按照USB规格的需要，应该采用固体电路能源分发开关器进行能源管理。在PC主机中，它们提供短路电流保护和差错报告给控制器IC。在USB周边设备中，它们用来进行端口切换，差错报告和供电电压斜降控制。

5、能源分配

如果将PC的电流量变化打10年前的相比，增幅之大实在令人惊诧。再加上时钟频率的大幅增加，使得PC和服务器处於极高的di/dt环境之下。例如，若L为2.5gH及C等於4xl500gF,在负载上的瞬变其数量级为200m¥峰对峰值，恢复时间50微秒。使问题更复杂的还有令CPU进入睡眠Z类的模式，然後迅速地唤醒起来，所产生的瞬变是每微秒20 至30A的范围，因而变成为能源管理上的头痛问题。

从转换器观点来看，di/dt的值左右了对输出电容的选择，更特立地是电容的等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）。低频运作的转换器需要用大的电容S来存储两个工作周期之间的电荷，这就要采用电解电容。这些电解电容虽然有很大的电容S,但随之而来也有大的ESR和ESL,两者都有违设il•者心意的。此外，电解电容体积很大，不适合於表而安装技术和紧凑的封装。

有一种代替的办法可以降低ESR和ESL的值，简化生产过程，减少实际体积。方法是采用稍高频率的转换器，你就可以选择陶瓷电容来代替电解电容，井且得到上述的优点。同时，藉着采用多相转换器的方案，你更可将负载需求分担开来，毎个转换器只需较少的输入电容，同时又能提供相同总量的电流能力。它的另一个优点是降低了输入纹波电流。在单相转换方案中，输入纹波电流等於输岀的纹波电流之半。由此，对20A系统而言，其输入纹波电流是lOAo但是，对於四相转换器方案，例如说，就会在这四个转换器中平分这种输出电流。现在毎个供电为5A,而它们的输入纹波电流为2A。这就可以采用更小型，更便宜的输入电容器》

DellCompuiers公司（徳州RoundRock市〉替它的高速电脑和服务器系列开发了一种分立式，多相脉宽调制（PWM）控制器和反向DC-to-DC转换器。其设计是要符合Intel公司的高级PentiumCPU 之紧迫电能/能源管理的要求。该电路自此已由Semtech公司应Dell 的要求加以集成起来。采取了多