原创 MCU内核电源电路及BOM元器件选择考虑

2022-8-17 10:10 306 0 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 方案

MCU需要内核、参考、通用3种电源,每种电源的性能参数各不相同。为了稳定运行,这些电源必须满足三个条件:负载瞬态波动低,纹波抑制比高,功耗低。其中,内核电源最为娇贵,这个电压大约1.0-1.2V,倾向于不断降低,有望在未来达到0.8-1.2V左右,以满足智能手机、平板电脑等智能终端不断发展的小型化、轻量化和低能耗需求。

 


MCU供电电源系统

内核电源最大挑战是提供一个稳定的低压,消除来自PMIC和DC-DC转换器等器件的开关噪声,而且具有较高的纹波抑制比。由于MCU本身会发热,内核电源必须低功耗,以减少MCU对周边的影响,这可通过采用新型LDO来实现。例如,采用TCR5BM/8BM系列低功耗LDO的电源,输入电压可达2.5V或以上,VOUT为1.4V或以上。

当然,这里还有一个外部因素,就是输入电压的电源必须尽可能稳定,否则其噪声会显著影响这个LDO驱动电路的输出电压,使MCU承受较大风险甚至损坏。

 


用小外形低功耗LDO的MCU电源电路


芯齐齐BOM分析


芯齐齐BOM分析工具显示,TCR5BM/8BM是东芝公司的小外形低功耗LDO,可提供低至0.8V或高至3.6V的VOUT,可将导致功率损耗的罪魁祸——压差降低至业界最低压差水平。其中,
TCR5BM支持低至100mV的压差和最高达500mA的输出电流,而TCR8BM系列支持低至170mV的压差和最高达800mA的输出电流。这些表贴LDO具有98dB(典型值)波纹抑制比,具有快速负载瞬态响应,以避免发生由IC操作模式迅速切换引起的故障。

 


采用TCR5BM/8BM的MCU内核电源BOM

电路中的电容器不可小看,建议选择ESR不大于1.0Ω的瓷介电容器,选型时要考虑工作环境。为了稳定工作,要在VIN引脚连接一个 1μF或者更大一些的电容器,在VBIAS引脚连接一个不小于0.1μF电容器,在VOUT引脚连接一个不小于2.2μF的电容器。


PCB布线考虑


MCU内核电源PCB布线非常关键,即使考虑了一些可能的振荡问题,例如内置相位补偿电容,布线产生的电容和电感依然可能引起振荡,这需要优化PCB布线图案。其次,还要特别注意走线路径,保证这些阻抗不会影响LDO的内部电路。VBIAS的走线也不宜太长,否则就容易引起噪声。

还有一些常规注意事项,例如VIN和GND两个引脚不能形成环路,走线宽度尽可能大以减小PCB布线阻抗等。

作者: 硬之城Allchips, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3975615.html

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