Jak se napájení desky navrhuje
Předchozích devět kapitol bylo o jednotlivých součástkách. Tahle je o pořadí, ve kterém se rozhoduje — a začíná se u čísla, které nikdo nezmíní: cílová impedance.
Cílová impedance
Procesor, který se probudí, si vezme půl ampéru během několika nanosekund. Když má napájení zůstat do 50 mV, musí být impedance rozvodu pod 100 mΩ — a to na všech frekvencích, které v tom skoku jsou. Odtud plyne, kolik kondenzátorů a jakých; nikoli z pravidla „100 nF ke každému pinu“.
Pořadí rozhodnutí
- Sečti proudy po větvích a přidej třicet procent. To dělá PowerLab pro celý stroj; tady jde jen o desku.
- Rozhodni topologii pro každou větev: kolik voltů se zahazuje a při jakém proudu (kapitola 1).
- Zvol frekvenci — kompromis mezi velikostí cívky a spínacími ztrátami (kapitola 7). Obvykle to, co doporučuje katalog řadiče.
- Spočítej cívku na 30 % zvlnění a zkontroluj špičku proti sycení (kapitoly 3 a 4).
- Zvol výstupní kondenzátor podle toho, který člen zvlnění převládá (kapitola 5).
- Ověř tepelně každou součástku, která ztrácí — při skutečné okolní teplotě.
- Navrhni blokování z cílové impedance, ne z počtu pinů.
- Ochrany a pořadí větví: nárazový proud, přepólování, a co se smí rozběhnout dřív než co.
Sekvencování je krok, na který se zapomíná. Když se jádrové napětí objeví dřív než napájení vstupů (nebo naopak), poteče proud ochrannými diodami mezi doménami — u FPGA a některých procesorů to je výslovně zakázané. Řeší se to pořadím povolení měničů, a je to jediné místo v návrhu napájení, které je logická úloha, ne výpočet.
Kde to navazuje na zbytek tratě
Blokovací kondenzátor je k ničemu, když je od pinu deset milimetrů — indukčnost cesty je pak větší než jeho vlastní. Návrh napájení končí až na plošném spoji, a tam pokračuje PcbLab: šířka spoje, plocha smyčky, prokovy a měď jako chladič.