电源管理IC是DDR SDRAM存储器的理想选择(二)

与其它存储器技术相比，DDRSDRAM具有出众性能、很低的功耗以及更具竞争力的成本。可与以前的SDRAM技术相比，DDRx存储器需要一个更复杂的电源管理新架构。本文探讨了DDR电源管理架构的理想选择。

一、 双PWM控制器

现在市面上有各种DDR电源IC，如集成MOSFET的ML6553/4/5、适用于大功率系统的FAN5066和FAN5068、DDRx和先进配置及电源接口(ACPI)的组合等。

另一种器件FAN5236是专门为DDRx存储器系统的一体化供电要求而设计的器件，这个单片IC集成了一个VDDQ开关控制器，一个VTT开关控制器和一个VREF线性缓冲器。

VDDQ开关可以输出5~24V范围内的任何电压，但VTT的开关则不同，它由VDDQ电源供电，并与VDDQ开关同步动作。这两个开关的输出都可在0。9~5。5V范围内变化。由于VDDQ总线信号线的驱动电压为2。5V(DDR)或1。8V电压(DDR2)，VTT的端接电压为1。25V(DDR)或0。9V(DDR2)，所以在VTT和VDDQ之间存在一定程度的功率循环。将VTT与VDDQ分离，就可以将其间的功率循环以及由此产生的损耗降到最低。VTT开关在待机模式下也可以关闭。

二、 双PWM控制器的应用

图2中给出了一个连续电流为4A、峰值电流为6A的VDDQ典型应用，表中也列出了其材料清单。请注意，在图2中，外部的矩形代表FAN5236双脉宽调制器(PWM)，其中标有PWM1和PWM2的小矩形代表IC内部的两个转换开关。另外还需要注意的是，在表中FAN5236被称为DDR控制器，元件名为U1。可以很容易地对这个电路进行修改，通过分压器R5/R6，将VDDQ设置为1.8V，将VTT设置到0.9V，以适用DDR2应用。



设置输出电压FAN5236PWM控制器的内部基准电压为0。9V，其输出由分压器分压到VSEN脚(R5和R6)，因此输出电压为：0。9V/R6=(VDDQ×0。9V)/R5。

1、输出电感的选择实际的最小电感值是在某些最小负载情况下使电感电流正好保持在连续导通边缘的那个电感值。标准做法是在标称电流的15%~35%之间选择一个比较小的电流。在轻负载情况下，控制器可以自动切换到滞后模式，以维持高效率。下面的等式有助于选择合适的输出滤波电感L1和L2：

I=2×IMIN=VOUT/ESR

其中I为电感纹波电流，VOUT是允许的最大纹波电压。

L=[(VIN－VOUT)/(FSW×I)]×(VOUT/VIN)这里FSW为开关频率。

2、输出电容选择在一个开关电源中，输出电容C6和C8有两个主要作用。与电感配合，输出电容对开关产生的脉冲序列进行滤波，为负载提供瞬态电流。对输出电容的要求取决于ESR、电感纹波电流(DI)和允许的纹波电压(DV)。输入电容选择输出电容应该根据额定RMS电流来选择。在DDR模式，VTT电源输入由VDDQ输出提供，这样VDDQ转换器负载电流就产生了输入电容纹波电流，此RMS输入电流为：

IRMS=IOUT(MAX)√D-D2

其中，D为PWM1转换器占空比，D＝VOUT/VIN。C9与C1并联，用来过滤高频源阻抗，一般在输入端接一个小陶瓷电容器。

3、电源MOSFET选择MOSFET的损耗是其开关(PSW)损耗和传导(PCOND)损耗之和。在典型应用中，FAN5236转换器输出电压低于输入电压，这样在每个周期的大部分时间，低端MOSFET(Q2)在传导全部负载电流，Q2的选择应该使传导损耗降到最小，因此应该选择低RDS(导通状态)MOSFET。

相反，高端MOSFET(Q1)的占空比要小得多，这就减小了传导损耗的影响，但鉴于其占开关损耗的大部分，所以Q1选择的首要标准应该是门电荷。

4、布线考虑如果没有遵守电路布局的约束，即使在正常工作状态，开关转换器也会产生显著的环路干扰和电磁干扰。在DC-DC转换器中存在两组关键的器件。以高速率处理大量电能的开关电源组件是噪声的根源。负责提供偏压和反馈功能的小功率元件对噪声非常敏感，因此建议使用多层PCB。指定一个平面层为地层。指定另一个平面层为电源层，并将该层按照电压大小分割成几个小孤岛。有关细节请参考FAN5236数据表。

三、本文小结

多年发展趋势都是如此，即消费者将需要越来越大的存储器来运行更大的软件。在如英特尔公司服务器主板这样的系统中已经设计了大容量的DDRx存储器，有些系统的存储容量达到16GB。要给这样的系统供电，已降低功耗的第一代DDR功率仍无法满足要求，因此必须转向DDR2存储器技术。

虽然目前刚到达DDR2生命周期的高峰，业界已经在为下一代存储器技术DDR3而忙碌。尽管预计DDR3到2006年才会上市，三星等厂商已经推出了512MbDDR3DRAM芯片样品，其速度提高到了1066Mbps，而电源电压降到1。5V。