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Samtec技術(shù)前沿 | 深度理解電源完整性

來(lái)源:Samtec砷泰連接器 ?作者:線束世界?2024-10-09 10:23

Samtec技術(shù)前沿|深度理解電源完整性


摘要/前言


在Samtec,我們經(jīng)常談?wù)撔盘?hào)完整性(SI)以及我們?yōu)樽钚聭?yīng)用開發(fā)新的高速連接器解決方案的工作。Samtec在112Gbps PAM4信令領(lǐng)域非?;钴S,但我們也經(jīng)常談?wù)?24Gbps PAM4。在之前對(duì)Samtec產(chǎn)品管理總監(jiān)Keith Guetig的采訪中,我們請(qǐng)他對(duì)SI進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。他告訴我們,"SI意味著更多的信號(hào),更少的噪音"。?


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我想大家也都有一個(gè)共識(shí):SI是一個(gè)巨大的話題,把它簡(jiǎn)化為幾個(gè)字就容易忽略高速信號(hào)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。然而,在全面地理解SI的過(guò)程中,這些細(xì)節(jié)對(duì)我們幫助很大。

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同樣,我們?cè)诮?jīng)常談?wù)揝I的同時(shí),會(huì)較少談及電源完整性(PI),而這同樣對(duì)我們的設(shè)計(jì)而言,至關(guān)重要


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理解電源完整性


問(wèn)題是,雖然SI的定義很明確,有大量的信息可供工程師使用,但PI的要求和最佳實(shí)踐卻沒有那么明確。這要由設(shè)計(jì)者來(lái)決定如何管理他們自己的PI需求。


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PI的目標(biāo)是在可接受的范圍內(nèi)向系統(tǒng)提供電力。這個(gè)目標(biāo)的關(guān)鍵是配電網(wǎng)絡(luò)(PDN),它被定義為從電源一直到用戶的整個(gè)電流路徑。這意味著即使用戶所需的電流波動(dòng),也能將用戶兩端的電壓波動(dòng)降至最低。?

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這種變化或波紋是由用戶引入的動(dòng)態(tài)電流引起的,通常由開關(guān)產(chǎn)生。這可能會(huì)降低電壓或產(chǎn)生尖峰,這兩種情況都會(huì)影響到達(dá)用戶的電源質(zhì)量。?使用去耦電容可以減少這些變化的影響,而且這些電容越靠近用戶,它們就越有效。


然而,與信號(hào)完整性一樣,傳輸電力的媒介也對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的PI有重大影響。在這場(chǎng)提供清晰電力的戰(zhàn)斗中,連接器是一個(gè)關(guān)鍵組成部分。


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當(dāng)希望提供一個(gè)最大化PI的PDN時(shí),設(shè)計(jì)者必須同時(shí)考慮元件的串聯(lián)電阻和串聯(lián)電感。在選擇合適的連接器時(shí),我們經(jīng)常把接觸電阻作為衡量其性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。然而,電感對(duì)我們?cè)S多人來(lái)說(shuō)并不那么熟悉。?一般來(lái)說(shuō),串聯(lián)電阻將影響直流壓降,而串聯(lián)電感將決定交流瞬時(shí)噪聲


我們可以應(yīng)用一個(gè)概括,即更高的總電感需要更多的去耦電容。通過(guò)改變連接器的幾何形狀——電源觸點(diǎn)相互之間的排列,來(lái)降低其電感是可能的。但是,由于人們對(duì)PI的挑戰(zhàn)了解不多,可用于幫助設(shè)計(jì)者的信息較少。



連接器和電源的完整性


雖然有一些準(zhǔn)則會(huì)有所幫助,但并沒有一個(gè)適用于所有應(yīng)用的單一規(guī)則。例如,我們可以問(wèn),是采用幾個(gè)大觸點(diǎn)的連接器,每個(gè)都能承載更高的電流,還是采用更多的小觸點(diǎn),使功率更均勻地分布在整個(gè)連接器上。對(duì)于更高的非調(diào)節(jié)輸入電壓,系統(tǒng)可以容忍更大的交流波動(dòng),單個(gè)較大的葉片型觸點(diǎn)將更適合。較大的觸點(diǎn)將能夠在較高的電壓下承載較大的電流,因此將最大限度地減少直流損耗。然而,一旦電源被調(diào)節(jié),交流波動(dòng)的問(wèn)題就變得更加重要。在這種情況下,使用較小的觸點(diǎn),連接器的電感會(huì)更低,使用幾個(gè)并聯(lián)的觸點(diǎn),以減少通過(guò)每個(gè)觸點(diǎn)傳輸?shù)碾娏?/strong>。


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因此,設(shè)計(jì)者在確定其系統(tǒng)的電源要求時(shí),必須準(zhǔn)備好提出一些重要問(wèn)題。所需的目標(biāo)輸出是什么,在影響功能之前可以允許降到多低,以及可能影響電源完整性的任何噪聲的來(lái)源是什么?


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全新推出的Samtec Accelerate/mP,也被命名為UDx。Accelerate高速連接器和UMPx電源刀片這兩個(gè)成熟的連接器系列的組合,有一個(gè)明顯的升級(jí):電源連接器中的刀片式接觸片轉(zhuǎn)向與連接器塑體保護(hù)層平行。這使得電路板上的電源布線更容易、更方便,冷卻效果更好,最終使最大允許電流值提高了15-20%。

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隨著對(duì)高速通信的重視,很容易認(rèn)為信號(hào)完整性是唯一必須考慮的方面。然而,可靠和清晰的電源對(duì)快速通信至關(guān)重要。選擇正確的連接器幾何結(jié)構(gòu),以及正確的連接器,在保持清潔電源方面發(fā)揮著巨大的作用。


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Samtec在信號(hào)和電源完整性(SI/PI)有著多年時(shí)間研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累,與賓州州立大學(xué)STEM針對(duì)SI/PI教育項(xiàng)目有著深入的研究合作,對(duì)SI/PI模擬、測(cè)試、分析和設(shè)計(jì)技術(shù)的獨(dú)特見解,可以更好地為客戶與合作伙伴提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品與服務(wù)。Samtec是您值得信賴的選擇!


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