POL DC-DC для питания Spartan-6, Наилучшее компактное решение Опции

[maailmankaikkeus]

Требуется спроектировать подсистему питания для ПЛИС Xilinx типа Spartan-6 на основе модулей типа POL (Point-Of-Load).

Исходные данные:
1) линейка напряжений: 1.2В, 2.5В, 3.3В и 5В.
2) на плате есть 14-битные АЦП
3) габариты имеют значение.
4) питалово 24В.

Есть два вопроса:
1) Какие из модулей более всего подойдут в связи с возможными "подводными камнями" этих модулей? Может, кто-нибудь уже пользовал и может сказать что-нибудь хорошее/плохое про стабильность/рипл/эффективность/необходимость доп. фильтрации и прочее:
- LMZ14203 и др. ему подобные (National Semiconductor) - adjustable
- PTN78000 (PTN78060) (Texas Instruments) - adjustable
- MPDTY201S (Murata) - adjustable
- "TSR 1" (Traco Power) - fixed
- R-78xx-1.0 (Recom) - fixed.

2) Для такой специфической нагрузки (ПЛИС), есть ли разница, по какой архитектуре построить подсистему питания:
- с 24В первичным преобразователем в промежуточный уровень, например, 5В, а с него уже идут вышеназванные POL.
- все POL-модули работают с первичного уровня питания 24В.

3) Учитывая наличие на плате 14-битных АЦП, насколько необходимо на входы/выходы POL'ов довешивать доп. LC-фильтры.

С нетерпением жду ваших ответов. Влад.

Сообщение отредактировал maailmankaikkeus - Aug 20 2010, 10:56

[maailmankaikkeus]

Сама задача как-то размыта, по крайней мере, мне так показалось...

Microwatt
Поясняю задачу:

Требуется спроектировать подсистему питания...
3) габариты имеют значение.

Это ключевое требование к построению подсистемы, так сказать - стратегия поиска.
Индукторы внешние/внутренние - это уже имеет второстепенное значение, главное, чтобы "влезло". Разумеется, без индукторов никак нельзя. Нить моих рассуждений по выбору вышеуказанных схемных решений основывалась на следующей логике:
1) все модули - POL (со встроенным индуктором)
2) если все не удается сделать POL, пусть некоторые будут POL, остальные - с внешним индуктором
3) DC-DC преобразователи "на рассыпухе" сделать по возможности на большой частоте преобразования (чтобы снизить размер индуктора) с минимумом обвязки (без цепей компенсации и т.п.).


Все. Несколько полезных советов участники обсуждения мне дали. Я их подумал, учел. На основе полученной информации выбрал несколько решений. Я не утомляю вас подбором для меня максимально надежного схемотехнического решения, которое "влезет" в XXX см2. Я сам подумал и выбрал несколько. Далее выбор единственного из них представляет для меня НЕТРИВИАЛЬНУЮ задачу.
Возможно, кто-то сразу скажет, что здесь вот такие-то подводные камни, тут вы, батенька, огребете следующие проблемы, тут возможны еще вот такие косяки.
Понятно, что при прямых руках оно все заработает как надо, это даже не обсуждается. Поэтому я спросил прямо и не двумысленно: вот семь вариантов, выберете исходя "из опыта". Вот запереть вас в мастерской, дать комплектуху, чтобы все заработало с 1-го раза без макеток в проекте, предоставить мало времени на наладку, какое решение вы выберете (с мотивацией). Надеюсь, понятно изложил. Когда не хватает своего опыта, приходится прибегать к чужому и статистике. Возможный круг решений я сузил, теперь прибегаю.

Я понимаю, что в моей просьбе есть что-то "от лукавого", но тем не менее - если перед квалифицированным инженером встанет подобная задача, он проанализирует сабж и выберет единственное решение. Если мне оно сразу не видно, возможно, кто-то сразу скажет, мол, я бы сделал так-то (для себя, на вашем месте и т.п.).

Про первичный стабилизатор, ST1S10, линейный, повышающий и синхронные стабилизаторы я информацию получил и обработал. Теперь следующий этап поиска. С моим непосредственным участием, вашей и Божьей помощью

Сообщение отредактировал maailmankaikkeus - Aug 28 2010, 08:36

[Microwatt]

Microwatt
Поясняю задачу:

1) все модули - POL (со встроенным индуктором)
2) если все не удается сделать POL, пусть некоторые будут POL, остальные - с внешним индуктором
3) DC-DC преобразователи "на рассыпухе" сделать по возможности на большой частоте преобразования (чтобы снизить размер индуктора) с минимумом обвязки (без цепей компенсации и т.п.).

А давайте термин POL употребим правильно.
Это аббревиатура от "point of load" означает "точка нагрузки", т.е. система питания при которой DC-DC стабилизаторы устанавливаются в непосредственной близости от нагрузки, нет протяженной стабилизированной шины и питания нескольких нагрузок от одного стабилизатора.
К встроенному или внешнему индуктору это отношения не имеет.

[Andr2I]

А давайте термин POL употребим правильно.
Это аббревиатура от "point of load" означает "точка нагрузки", т.е. система питания при которой DC-DC стабилизаторы устанавливаются в непосредственной близости от нагрузки, нет протяженной стабилизированной шины и питания нескольких нагрузок от одного стабилизатора.
К встроенному или внешнему индуктору это отношения не имеет.

В плане самообразования, система "point of load" какие имеет преимущества перед обычной?
Сразу вижу только независмость питаний (взаимовлияния) и не нужна толстая дорожка. С другой стороны, протяженная шина питания работает как индуктивность и уменьшает шум от источника.

[Microwatt]

В плане самообразования, система "point of load" какие имеет преимущества перед обычной?
Сразу вижу только независмость питаний (взаимовлияния) и не нужна толстая дорожка. С другой стороны, протяженная шина питания работает как индуктивность и уменьшает шум от источника.

POL- системы начали распространяться относительно недавно. Этому способствовало снижение стоимости импульсных источников, повышение степени интеграции.
Качественным может быть импульсный стабилизатор на одно выходное напряжение. Все попытки сделать два и более выходов - компромиссные решения меж стоимостью системы питания и ее качеством.
Отдельные каналы стабилизации дают качество питания, точную защиту от перегрузок, хорошую динамику по каждому каналу, лучшие условия охлаждения, возможность модернизации системы питания, облегчают диагностику.
Шина питания может быть выполнена не так тщательно, потери и переходные процессы в ней при распределенной стабилизации существенной роли не играют.
Что до индуктивности шины питания, то этой проблемы вообще не существует. Я не встречал каких-либо трудностей.
Индуктивности до единиц микрогенри вполне парируются входными фильтрами DC-DC. Шумы? Неоткуда им в линии браться. Это все на совести выхода DC-DC.

Microwatt
Аббревиатура POLA для меня - загадка. Поэтому я использовал термин POL = "модуль все-в-одном".

Ну. "все в одном" оно тоже имеет название "silver box" - "серебристый ящик". Оно и появилось одновременно с POL, как противовес, как два разных подхода к системе питания с несколькими выходами.

[Andr2I]

Что до индуктивности шины питания, то этой проблемы вообще не существует. Я не встречал каких-либо трудностей.
Индуктивности до единиц микрогенри вполне парируются входными фильтрами DC-DC. Шумы? Неоткуда им в линии браться. Это все на совести выхода DC-DC.

Может она и на совести DC-DC, но шумят все (с которыми дело имел ). Для уменьшения шумов ставлю емкости вдоль шины и феррит-биды - эффект заметен на осциллографе очень хорошо - до и после. Токи у меня не большие - 0,5А, да и электролиты сейчас на 4700 мкф вполне доступны и компактны, поэтому НЧ проседаний практически нет. Чем такой электролит хуже POL?