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2022-07-14

目标:设计具有行业竞争力的手机主板

1.手机主板电源部分

2.手机主板关键信号线

3.指导应力和生产相关经验


内容1:结合PCB和PMU工作原理,设计手机电源部分

PMU单元作用:

PMU(power management unit)电池管理单元,是一种电压转换模块,比如将5V电压转换成3.3V或1.8V等,通常PMU包含DCDC(开关电源)和LDO,DCDC又包括BOOST(升压)和BUCK(降压),LDO也是降压模块,LDO和BUCK与电路相比,电压转换效率要低得多,但延迟和噪声相对较小,BOOST和BUCK升降幅度有限。

BOOST电路工作原理:

(图片来自互联网)

BOOST如上图所示,电路等效模型等效模型GPIO当三极管断开时,控制三极管开关,Vout=Vin,当三极管关闭时,等效电路如下图所示

(图片2来自互联网)

此时,电感与地面短路Vin电感上的电流以指数的形式增加,输出电容一端,由于二极管的作用,电容两端的电压仍然是Vout。电感充电一段时间后断开三极管,如下图所示:

(图片3来自互联网)

由于电感上的电流无法瞬时变化,在三极管断开瞬间,电感上的电流依然会通过二极管流向Vout给电容器充电,所以电容器两端的电压Vout会大于Vin,完成升压过程。

由于电压的变化是通过电感的充放电完成的,而电感是一种非能耗原件,因此保证了电源的高转化效率。boost电路工作原理_boost计算电路参数_boost电路和buck电路差异-非网

BUCK电路:

BUCK工作原理图如下图所示:

(图片四来源于互联网)

Q1导通时,Vin对L1充电L1上电流逐渐增大,向C充电,使电压升高,Q1断开时,L1和C充放电,维护Vout。Q1导通时,L1极性为左正右负,Q1断开时L一是左负正,L1电压变化最大,布局优先级大于C同样,也要测量C1.芯片寄生电感。Buck分析电路工作原理和三种工作模式 - 模拟技术 - 电子爱好者网

LDO电路:

LDO电路为线性降压电路,工作原理图如下图所示:

(图4来自互联网)

当A小于Vref时,G点的电位会降低,通俗点理解,操作放大器总是倾向于使 -因此,当a小于Vref运放会减少输出,以后我会用最简单的语言来介绍运放虚短虚断概念的起源和应用。

另一点是,G为什么电位下降Iout上升?这涉及到PMOS工作状态,下图为PMOS输出特性曲线,或伏安特性曲线,是PMOS根据自身的特点,根据自身的特点G、D、S电压不同,MOS变电阻区、饱和区(恒流区)、截止区将在不同区域工作。LDO中的MOS是工作在

(图5来自互联网)

由于它在可变电阻区工作,并且由于它需要过大的电流,它将部分能量转化为热能,以降低电源转换效率。但其输出电流通常小于DCDC所以在PCB LAYOUT在这个过程中,线宽的优先级可以排名DCDC后面。

电源系列1:LDO原理介绍(1) - 知乎

内容2:PMU布局

PMU它通常同时包含DCDC和LDO,由vphpwr供电,其中LDO输入电源可能是DCDC的输出,DCDC输出也会直接向CPU供电。首先,输入电容(即连接)vphpwr电容器)应靠近芯片,以确保输入电源的稳定性;其次DCDC电感应放置在芯片附近,原因如以前DCDC工作原理描述;最后放置LDO其余控制信号连接的电容器chip最低要求的零件。

布线:

由于DCDC输出电流大,干扰相对较大,DCDC的优先级要大于LDO,当芯片被扇出时,要原则是用尽可能少的层完成BGA扇出,这个优先级大于一层水平线,另一层垂直线,主要有两点:1,第一排PIN第二排走表层,如果第三排也走表层,就要从第二排的两个孔之间传过去,对于PMU对于这种电源芯片,必须进行阻抗仿真,阻抗难以满足要求;2.一般BGA芯片内部密集。BGA芯片,首要任务是扇出,扇出后到芯片外部想办法。

由于PMU中DCDC芯片三侧分布相关引脚,dcdc电感应靠近芯片,所以pmu电感基本布置在三边,电感下尽量不要走线,尤其是信号线。对于二阶板,只能使用vphpwr输入引脚连接到次表面(即电感下方),因为表面装满了装置,第三层采用了一些信号线。LDO因此,LDO输出电源最好在三层内扇出,因为LDO输出较多,也可在三层沿信号线部分扇出部分。

学习时间:

提示:这里可以增加计划学习的时间

例如:

  • 从周一到周五晚上 7 点—晚上9点
  • 周六上午 9 点-上午 11 点
  • 周日下午 3 点-下午 6 点

学习产出:

思考一:控制三级管开关有两种方法,一种是通过占空比控制,另一种是通过控制频率控制。当负载较小时,通过空比控制可以获得相对较高的转换效率,因为三极管大部分时间断开,电感充电时无用电流较小;当负载较大时,通过频率控制可以达到较大的转换效率,因为为了释放足够的电流,三极管在一个周期内长时间关闭,导致无用电流时间增加,电感充电时间可通过频率保持在50%。

思考二:关键影响因素。充放电动作需要较大的电感和电容器来完成。电感和电容器的值与升压范围和负载有关,也与负载有关PCB接线有关。由于电感应不断完成充放电,电感两端电压变化较大(与输出电容器相比),电感应接近BUCK放置引脚时,电容的优先级应低于电感。

思考3:虽然电容器优先级低于电感器,但如果电容器太远,电容器和芯片之间的寄生电感器会导致放电时电感器不连续,产生输出电压;此外,由于电容器不能及时过滤,电感器的开关噪声会影响其他信号,因此需要模拟电容器的寄生电感器,以确保其输出稳定性。环路电感芯片与电容器之间的距离在模拟结果中起着主导作用,如果差较小,也可以尝试更换大电容器。后续更新模拟过程。

思考四:因为LDO效率会低于开关电源,所以有些PMU为提高电源转换效率,DCDC作为输出LDO输入再次进行电压转换。LAYOUT过程中优先DCDC输出阻抗。DCDC输出电源和LDO如果输出电源有条件,尽量分开

标签: 主板大电流电感电感可以短路试机吗2114芯片二三极管智能开关三极管

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