一般电源分配问题

2021-03-08 ryder

倘若电源系统出现下面所列的现象，可以试试这些有益的提示。这不是一个完整的处理办法，但是应当可以帮助你开始处理问题。

1、TTL-ECL混合系统中随机ECL错误

在一个系统中、倘若不考虑系统设计结果而混合使用TTL和ECL，这并不是个好主意。与ECL电路相比，TTL电路在电源线上会引起更多的噪声。而同时，ECL电路对电源被动更敏感。一个典型的特点就是这些ECL电路会出现随机错误。

有关的提示如下：

首先确保TTL和ECL信号彼此清晰独立，这样处理了笔直串扰的问题。保持其间距至少等于走线距地平面高度的8倍。

倘若TTL使用+5V，而ECL使用-5.2V，则会非常有利，电源系统已经被分开了，假定已经有了一个完整的地平面，TTL噪声泄漏进ECL系统的机会将很小。倘若没有完整的地平面。那就加一个。一个有能力的设计工作室很快就能新增一个地平面。加上地平面后，再做一次设计，看看它是不是有效工作。

一些设计者TTL和ECL电路都使用+5V。作为ECL电路。这不是最佳的工作电压。但是能够工作。倘若可能，切断TTL区域的时钟，确定从TTL区域是不是有泄漏的噪声引起ECL错误。

为了减少噪声泄漏，从物理上把TTL和ECL区域的设计分开。然后，把+5V平面（不是地）一分为二，把印刷电路板分成TTL和ECL两个分离的区域。电路板的主电源输入应当是TTL一侧。保持地平面的完整，确保没有长的信号走线穿越两个+5V区域的边界，然后在两个+5V平面之间连接一个有足够电流负载能力的1UH电感。这将会限制进入ECL系统的TTL噪声的数量。

为了保证最大的可靠性，两个部分之间的信号传输使用差分信号。

2、分配线中的压降过大

当通过长的引线向多个印刷电路板供应电源的时候，通常没有适宜的位置来安装电源供电的远端传感线。

倘若电源分配线的阻抗太大，每块印刷电路板的局部电压将会不一致。

有关的提议如下：

先粗略分配直流电源，然后在每块印刷电路板上重新进行本地调整。这要在每块板子上有本地调整电路，在每块板子上配置一个+8V的线性稳压电源，并配置一个+40V的形状稳压电源。

分配直流电源采用可调整的方式，但是电压要高，这样就降低了由于每条线的电流衰减导致的电源电压下降。然后，在每块印刷电路板上加一个直流-直流转换器。倘若直流-直流稳压器非常稳定，则不必重新调整。

采用多相调整的形式分配高电压交流电，使其波顶部平坦。每块印刷电路板上本地至少使用两个变压器，以高速交流电流。通过适当的设计，顶部平坦的波形将较好地叠加，只要很少的输出滤波电容。顶部平坦的高频波形不要非常大的变压器。一种与汽车交流发电机类似的机制，可以出现这样顶部平坦的波形。其采用磁场旋转来调整输出电压，通过轴上的一个大的飞轮来控制短暂的电流通断。

3、插入电路板时的电源脉冲干扰

有些系统非得准许使用者在电路板运行时进行插入和拔出操作。当一块电路板插入一个工作背板的时候，由于板上的旁路电容要充电到满电压，它要吸收巨大的电流。这些电流大部分从其他电路板上的旁路电容汲取。其结果是在电源线中不可戒备地引起一个脉冲干扰。

有关的提示如下：

在每块电路板上使用最小的旁路电容。在背板上笔直连接一个大的旁路电容。惟有当每块电路板上旁路电容的引脚电感加上电源分配布线的电感远远大于背板大电容的引脚电感时，板上的电容才工作。

在每块电路板的电源引脚上专门串联一些电感。在背板上笔直连接一个大的旁路电容。这样的效果比前面的办法要好一些，因为新增了每块电路板的电感。

采用一个主动调整电路，使电路慢慢地施加到每块电路板上。可以用一个大的开关场效应晶体管在每块电路板上塔一个激活电路。场效应晶体管慢慢地施加电源，降低了DI/DT，因此减少了电源供电脉冲干扰。10pS的充电时间可以处理绝大部分问题。

慢启动的场效应晶体管开关，又称软启动电路，常常会导致太多的压降。为知道决压降问题，可以在印刷电路板上使用两个电源引脚连接，使电路板充电到约莫4.5V，第二个引脚笔直连接到电源总线，使电路板完全充电到+5V。我们没对第二个脉冲干扰进行保护，但是与其他方式相比，它的大小只是其十分之一。

4、电源分配线的EMI辐射

电源线中的电流变化容易导致数字产品的辐射。这个电磁辐射可能超过FCC标准限制。

有关的提示如下：

使用比较好的旁路电容来限制每块电路板上变化电流的泄漏。

在电源线上串联一个共模扼流圈，以限制线路上的共模电流。