小电源，大讲究
发布时间：2023-05-23 11:24
高速先生成员--姜杰
成功的电源设计千篇一律，失败的直流压降各有各的秘密。
对于电源的直流压降，高速先生之前分享过一些低电压、大电流的电源案例，其实，对于种类繁多的小电源，由于电流相对较小，设计过程中更容易被忽视，直流压降超标的情况也屡见不鲜，稍不注意，就容易翻车。今天，就让我们跟随电流的脚步，看看它这一路要经历多少磨难。
【案例一】电源输出开源“截”流，电流密度出师不利
我们从源头说起，大家都知道，电源输出管理模块（VRM）附近的电源和地过孔的分布会影响电源的输出，知道是一回事，能否做到又是另外一回事了。比如，下面的这个案例的设计。
乍一看，好像也没啥毛病。再来看看电源平面的电流密度分布，问题就一目了然了：最左边的一路电源的输出路径，基本被红色方框内的地过孔打断，导致这一路的电源输出大打折扣，随之而来问题就是瓶颈区域的局部电流密度偏大，直流压降增加。
好在发现的早，要不，高速先生就下班了。
具体的修改建议是，沿着左边的黄线，尽量加宽该电源平面，是否还有其它问题，大家可以再仔细看看……
【案例二】电源磁珠选型不对，直流压降功亏一篑
随着电流继续前进，有时会遇到磁珠。例如，下面这种情况。
1.2V电源，电流6.5A，直流压降要求做到+/-3%，在看到仿真结果之前，估计大家都会认为这是一个合理的压降要求。
实际情况是，磁珠之前的电压1.197V，经过磁珠之后就只剩1.164V了，仅仅是磁珠上的压降就已经有33mV，达到2.75%！
这就意味着，为了保证压降不超标，磁珠后面的电源路径直流压降不能超过0.25%，显然是很难达到的目标，真是让人上火。
电源电流本身不大，为什么会在磁珠上产生这么大的压降呢？回头再仔细看看磁珠的直流内阻，居然有10mΩ（两个并联，也有5 mΩ）！这么大的内阻值，吃掉33mV的压降也就不足为奇了。经过与硬件攻城狮的沟通，改用了另一款内阻较小的磁珠，问题迎刃而解。
【案例三】道路曲折的电源，前途都不会太光明
顺利解决了磁珠压降，电源面对的挑战才刚刚开始。
因为，好的电源层面资源通常都会优先分配给大电流的电源，其它电源只能见缝插针，如果前期规划不好，出现下面这种山路十八弯的情况也不是不可能。
都知道这种电源路径的压降比较大，直流压降仿真结果也验证了这一点，输出端1.8V的电压到了负载端就只剩下1.6V，压降达到了11%！
更要命的是，恰好这种小电源VRM还不支持远端电压反馈，这下，高速先生也爱莫能助了，Layout攻城狮只好含泪大改。
人教人，学不会；事教人，一点通。所谓设计经验，不就是成长过程中走过的弯路和掉过的坑吗？
