标签: 拓扑结构

真的对不住大家，时隔上次开题经过了多年！今天就想和大家先交流一下高功率脉冲电源的几种拓扑结构。 目前比较常用的拓扑结构大概有三种：MPC，Marx和LTD。目前我项目中用到的是MPC形式。 一、MPC：磁脉冲压缩形式 特点：主要是使用磁开关作为关键元件，通过磁开关的不同饱和时间，实现时间尺度上的能量压缩，其缺点是由于磁开关的存在，使得整体体积和重量都比较大，而且磁开关设计完后参数不可调整，但是这种技术相对比较成熟。 二、Marx 特点：是一种电容叠加技术，不需要磁元件，但需要处理高压绝缘问题。 三、LTD 特点：是一种电感叠加技术，同样需要磁元件，但由于各个模块共地，不存在高压绝缘问题。 提纲先列在这，内容慢慢补充。也欢迎大家多多交流探讨。我目前正在写 一个关于电源设计助手的软件，等写完后如果有可能共享给大家。

我与电子的那些事。2018年6月，我毕业了，开始我的征程。还算顺利，找到了自己的兴趣。我。便爱上了半导体行业，真空镀膜行业，磁控溅射行业所需的中频电源。从此 我对中频电源这个设备，热爱深深。一年来，我主要从事中频电源研发和维修。接触了美国AE中频电源，德国的Huettinger中频电源，日本的松定DC电源，韩国的高压电源，瑞典的EN电源。总结这些国外的电源，都采用了先进的技术，先进的电源拓扑结构，同时，结构上的设计都具有很强的，最具有效率，科学性地符合了电源所具备的条件。从中，自己也学习到国外的一些知识，认识到了，国内的电源发展必须借鉴国外的先进技术。先如今，我国的半导体行业，光伏行业处在一个幼儿期，要成为一个半导体的大国，必须拥有中频电源，开关电源作为最基本的支持。如果我国国产的开关电源远远不足，比国外，开关电源相差甚远。所以通过我的经历和所认识，开关电源的基本结构无非也就那几个基本拓扑的延伸，以及基本的PCB设计，拓扑的选择，DSP的控制。就比如AE中频电源，采用的全桥+谐振网络结构拓扑，实现了10kw满载输出，从信号设计上远比国产精湛。其 基本的结构是 EMI 整流桥，BUS电压 辅助电源板 ，母板供不同电压到输出板逻辑板，显示面板，从而实现整个系统的运行……

拓扑结构一词起源于计算机网络，是指网络中各个站点相互连接的形式,同时也是用来反映网络中各实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。   而今天我们要说的是PCB设计中 的拓扑，和网络中差不多，指的是芯片之间的连接关系。我们也常常形容PCB布线就像是在玩连连看游戏，将相互有通讯关系的芯片连起来就好了，当然这只是一 个最简单的比喻，真要是连连看那很多工程师就要高兴得跳起来了。连连看只是最low的一层，会连起来还只能叫PCB布线师，真正的PCB设计工程师既要连 得好看，还要能保证芯片之间的正常通信，从而保证整个系统的正常运行，所以我们真正需要的是PCB设计工程师而不是布线师，这也是我们高速先生正在做的事 情。   理解了拓扑结构的大致意思，那我们就很好来展开这个话题了。芯片之间的连接关系无非就是两种，一对一以及一对多，根据这个特性，我们可以将拓扑结构大致分成如下一些常见的类型（不对的地方欢迎大家指正哈！）。   点对点拓扑结构（P2P） 也 即一对一的拓扑，大家说的P2P指的就是点对点，顾名思义，点对点在PCB上指的就是该总线（拓扑）只在两个芯片之间连接，这个很好理解哈。我们常规的点 对点结构太多了，如高速时钟信号、带一个DDR3颗粒的时钟、地址、数据信号等，如下图所示的结构都可以叫做点对点拓扑。   点对点拓扑结构示例   点对多点拓扑结构 点对多点不是某一特定的拓扑而是一种统称，即一条总线（拓扑）从一个芯片再连接到多个芯片的结构。记得当初学几何的时候两点连成一条线（P2P），三点就可以连成一个面，而多点就可以连成多个面了，所以这种多点结构就比较复杂，又可以分成如下一些常见的类型。   菊花链拓扑结构 菊花链一词最基本的概念指的是一种由许多菊花串接在一起形成的花环，早期也叫手牵手链接方式，一个人最多只能通过两条手臂牵着另外两个人（相当于一个芯片最多只能通过两段传输线连 接到另外的两个芯片上），后来衍变到电子电器工程中菊花链又代表一种配线方案，例如设备A和设备B用电缆相连，设备B再用电缆和设备C相连，设备C用电缆 和设备D相连，在这种连接方法中不会形成网状的拓扑结构，只有相邻的设备之间才能直接通信，例如在上例中设备A是不能和设备C直接通信的，它们必须通过设 备B来中转，这种方法同样不会形成环路。原始的定义如下图所示。   原始的菊花链 但是在PCB设计中我们都知道，这种拓扑是很难实现的，后来就衍变成了如下我们熟悉的结构。   而我们熟悉的DDR3的Fly_by拓扑结构其实也是由菊花链发展而来的。   星形拓扑结构 星 形拓扑也是一种常用的多负载布线拓扑，驱动器位于星形的中央，呈辐射状与多个负载相连，星形拓扑可以有效避免信号在多个负载上的不同步问题，可以让负载上 收到的信号完全同步。但这种拓扑的问题在于需要对每个支路分别端接，使用器件多，而且驱动器的负载大，必需驱动器有相应的驱动能力才能使用星形拓扑，如果 驱动能力不够，需要加缓冲器，原始的星形拓扑结构图如下所示。 星形拓扑结构   远端簇形拓扑结构 远 端簇形又叫远端星形，实际上是星形拓扑的一个改进，它将星形拓扑中位于源端的分支节点移动到与接收器最近的远端，既满足了各个接收器上接收信号的同步问 题，又解决了阻抗匹配复杂和驱动器负载重的问题，因为远端簇形拓扑只需要在分支节点处终端匹配就可以了。远端簇形拓扑要求各个接收器到分支点的距离要尽量 近，分支线长了会严重影响信号的质量，如果各个接收器芯片在空间上不能摆放在一起，那么就不能采用远端簇形拓扑。常见的远端簇形拓扑结构如下图所示。 远端簇型拓扑结构   树形拓扑结构（T形拓扑） 树 型拓扑结构又叫对称型的远端簇型拓扑结构，我们也习惯叫T形拓扑、等臂分支拓扑等；树形拓扑是网络节点呈树状排列,整体看来就象一棵朝上的树,因而得名， 同时它可以包含分支，每个分支又可包含多个结点。它适用于多负载，单向驱动的总线结构 如地址、控制等，当布线不对称时，信号质量影响很大，如我们熟悉的DDR2地址信号就是采用的这种结构。如下图所示。 T形拓扑结构 当然，除了上面这些还有很多其他的拓扑，如总线型拓扑等等，在此只列出一些我们工程中常用的结构，一些说得不好的或有不对的地方也欢迎大家补充。   关于作者 一博科技专注于高速PCB设计、PCB制板、PCB帖片、焊接加工、物料供应等服务。更多PCB设计干货http://www.edadoc.com/cn/jswz/List0_4_30_1.html

摘要：简单地说，Fly_by拓扑结构其实就是菊花链拓扑结构，只是在菊花链的基础上有一定的约束罢了。   作者：周伟 一博科技高速先生团队成员   最近互联网上火热话题之一是BAT三大佬在乌镇世界互联网大会上的峰会论剑，“高富帅们”总是被大家追捧的对象，不追星的我这次我也不能免俗，跟着追了一把风。其中印象最深刻的还是马云大佬的一些话，在此也借大佬的话和大家分享下。   马云表示，“做任何生意，必须想到3W，Win，三个Win，第一个Win，是客户Win，你做任何事情，客户首先要赢，第二个Win，合作伙伴一定要赢，第三个Win，你要赢。三个赢，你少中间任何一个赢，这个生意没法做下去。”   马云更表示，“我今天讲这句话，放在这儿，一百年以后我们来证明，一定是以我为中心变到以他人为中心。IT时代到DT时代，最小的标志是你的思想，如何帮助别人成功。”   由此我又不禁想起了自己的工作价值，以前纯粹做仿真出报告，任务一戳接着一戳，天天同样的任务遇到大致相同的错误，自己没有提升别人也没有提升，大家都在重复同样的错误；自从组建高速先生平台后，发现我们的工作性质变得有意义了，我们把自己的经验和遇到的错误在平台上和大家分享，这个不正是符合大佬的说法吗？让客户进步，也让我们的合作伙伴（客户兼设计人员）进步，同时自己也在进步，我们也走在了大佬说的如何帮助别人成功的路上，想着自己和大佬走在同一条路上的感觉，早上上班高峰期堵车的阴霾一下子就消散了，大佬说不定也在堵车呢，哈哈！   回到正题，上回说了不支持读写平衡功能的DDR3主控芯片是不能用Fly_by拓扑结构的，然后马上有人来问了，到底什么是Fly_by拓扑结构呢？Fly_by到底有什么好处？   简单的说，Fly_by拓扑结构其实就是菊花链拓扑结构，只是在菊花链的基础上有一定的约束罢了，如下图一所示。   图一 Fly_by拓扑结构   当然，Fly_by拓扑是针对DDR3的时钟、地址、控制和命令信号而言，数据信号就不存在fly_by拓扑的说法啦，从上图一来看，这种结构要求主干线到各颗粒的分支尽量短（上图红色部分，时钟信号150mil，其他信号200mil最好），且在末端采用上拉电阻到Vtt，这么看来是不是觉得fly_by其实就是在菊花链的基础上取了个“高大上”的名字罢了？   那fly_by到底有什么好处呢？这个当然是相对于T型结构来说的，如下图二所示的T型结构。   图二 T型拓扑结构   T型拓扑结构，我们又叫等臂分支结构，顾名思义，T型两端的分支需要等长，就好像我们的两支手臂一样。既然涉及到等长，设计人员就比较清楚了，等长就意味着需要绕线，绕线就需要大量的走线空间，谈到空间，大家就都明白了，在现在的寸土寸金时代，哪有那么多的空间哦，所以PCB板上的空间也不例外，空间也意味着money！尼玛，什么都谈钱的时代啊，还能不能好好的做设计了！醒醒，回到现实吧！用T型结构会占用更多的空间，尤其是颗粒很多的情况下，而fly_by从头到尾串下来，不用过多的绕线，当然就比较省空间啦！这也是为什么大多数设计工程师看到DDR3就喜欢用fly_by的缘故吧。   除了省空间，fly_by的信号质量会不会更好一点呢？答案是：it depends……   在SI领域大佬们都喜欢用这个来回答，这简直是放之四海而皆准的答案啊。   确实，这个要看情况。如果DDR3颗粒负载数量多的话（通常4片），采用fly_by的拓扑结构信号质量总体会比T型结构好，但如果颗粒数量比较少（通常4片），那么这2种拓扑的信号质量总体上就没有太大的差别，这个时候采用哪种拓扑就依个人所好了。下图三是同样接了18片颗粒的情况下最好信号的仿真眼图对比，采用fly_by的结果明显好于T型拓扑的结果。   图三     “看得懂的高速设计”是一个自媒体品牌，由一博科技出品。我们用最浅显易懂的方式讲述高速设计的理论与案例。有问题，请微信与我交流，或回复本文。 微信公众号：一博_看得懂的高速设计

摘要：大家都知道DDR3设计通常使用Fly by 拓扑结构，但并非所有的DDR3都适合用Fly by 结构。本文就是一个不当使用 Fly by 结构的案例 。   作者：周伟 一博科技高速先生团队成员     今天阳光明媚，空气清新，一路上开着车竟然畅行无阻，很早就来到了公司，还在楼下悠闲的吃了个早餐，真是很难得啊，不禁一阵窃喜，看来今天走了狗屎运，哈哈！   趁着时间还早，打开电脑正想百度下今天是什么好日子，突然桌上的电话铃声叮叮叮叮的响起来了，平时很少响的电话一大早怎么会有人找呢，不会打错电话了吧。我索性拿起电话，原来是公司分部的设计人员小A。小A说他最近摊上大事了，正急得满头大汗呢，希望我能给他找找原因，原来事情是这样的：   前不久小A设计了一块单板，单板很简单，上面有一个主控芯片拖着2片DDR3颗粒，客户也没有任何要求，就说按照常规布线即可。小A也觉得这个设计很简单，凭着自己好几年的设计经验那还不是小菜一碟、信手拈来之事，所以也没有太多顾虑，三下五除二就完工了，DDR3布线，常规还不就是用Fly_by拓扑，走线简单又省空间，哈哈，等着拿奖金吧。最近板子进入调试阶段，DDR3系统却死活运行不到额定频率，还老是死机，但是降频又能正常工作，各种办法用尽也无济于事，客户只好又来找小A，怀疑是不是PCB板设计有问题，小A此时也摸不着头脑，这么简单的板子怎么可能有问题呢，自己都是按照公司设计规范来做的啊，如果有问题那不是规范有问题？所以小A在束手无策的情况下也就只好找到我们制定规范的SI工程师了。   听了小A的描述，DDR3运行不到额定频率，但降频却工作正常，第一反应是时序问题，肯定是什么影响到了DDR3的时序。小A也算是经验较丰富的设计人员了，对于等长、线间距及电源设计等注意事项应该是烂熟于心的，而且公司也会不定期的培训，查板后也排除了这些问题，板子见如下图一所示。   图一   看来要查看芯片手册了，打开芯片功能规范手册，直接找到DDR控制器部分，下面这句话真是亮瞎了我的“24K钛合金火眼金睛”：     问题找到了，原来这个主控芯片不支持读写平衡功能！既然不支持读写平衡功能，那么这个设计就不能使用Fly_by的拓扑结构，这确实是典型的疏忽大意。   由于无法修改主控芯片内部的参数，也不想降频使用，看来只能使用T型拓扑改版了，可惜啊，小A的疏忽大意差点酿成了大错，还好客户只是前期的小批量测试版本。   各位看官，看到这里您会不会觉得其实设计也不是这么容易的事？稍不留神就有可能阴沟里翻船？所以我们要不断学习，丰富自己的经验，降低出错率。   想了解更多Fly_by的设计及知识吗？请看下回分解！     “看得懂的高速设计”是一个自媒体品牌，由一博科技出品。我们用最浅显易懂的方式讲述高速设计的理论与案例。有问题，请微信与我交流，或回复本文。 微信公众号：一博_看得懂的高速设计