SSO LC功率滤波器电路算法完美

通过LC滤波电路对芯片的电源系统进行滤波是改善同步输出开关噪声的主要方法. 本文针对此主题提出了一种理想的SSO算法和LC功率滤波器电路的设计. 首先，提出了L型LC滤波器电路的等效模型，并介绍了其具体工作，并通过理论推导给出了内部参数的定量计算公式；然后，针对L型滤波器电路的缺陷，介绍了π型LC滤波器的等效模型，并介绍了其工作情况和响应参数值. 然后给出LC滤波电路的LAYOUT设计要求. 最后，总结了设计电路.

1简介

同步切换噪声（SSN）由IO输出缓冲区在切换时生成，也称为同步切换输出噪声（SSO）. SSO的主要原因是配电系统（PDS）的阻抗. 目前，常用的方法是在芯片的电源输入端附近增加足够的去耦电容，这可以起到稳压作用. 但是，由于电源平面与芯片电源平面之间没有有效的隔离，因此电源平面上的噪声干扰很容易. 噪声进入芯片的电源平面并最终传导至SSO，从而使SSO恶化. 提出了L型和π型LC滤波器电路设计方案，可以有效地隔离两个平面之间的中高频噪声干扰，改善SSO问题.

2π型LC功率滤波电路

2.1π型LC功率滤波器的电路模型和工作原理

由于电源系统提供的前端输入功率V实际上是一个变化的值，因此存在许多纹波分量. 当00 <ωn<2ω时，LC电路对纹波具有放大作用，因此会产生L型LC. 滤波电路的改进类型-π型LC功率滤波电路（见图1）. 具体地，在电感器的前端添加滤波电容器以形成π型. 这样，输入功率必须先经过一次滤波器，然后进入LC滤波电路，这样才能有效提高LC滤波电路的滤波效果.

图1π型LC功率滤波器电路

3.2π型LC滤波电路算法分析

C2应该选择一个合适的值. 如果选择太多，将会增加成本. 如果太小，会影响滤波效果. 实际上，C2 = C1. 它的组成类似于二阶Butterworth滤波器. 通带中的频率响应曲线最平坦，而阻带中的频率响应曲线逐渐下降到0，可以起到更好的滤波效果.

3L LC电源滤波器电路

3.1L型LC功率滤波器的电路模型和工作原理

L型LC滤波器电路的等效模型如图2所示. 整个等效模型的组成是电感L和去耦电容器C1. 电感L的主要功能是抑制电流跳变，并在稳定电流中起作用. 去耦电容器C1主要用于抑制SSO引起的电压跳变，并在电压调节中起作用. SSO等效于瞬时开关电流源. 为了表征最坏的情况，也就是说，所有IO同时打开，此时的电流需求等于该电压下芯片的最大工作电流I.

图2 L型LC功率滤波器电路

该电路的工作原理是，当同时打开SSO时，会产生电流I的瞬时需求. 首先，C1放电以保持电压缓慢变化，同时通过电感器L对电容器充电. 通过这种反复的充电和放电过程，芯片输入电压被维持在芯片正常工作电压的误差范围内. 从频谱的角度来看，LC构成了一个低通滤波器，可有效隔离两个平面之间的中高频噪声.

3.2L LC功率滤波器电路的算法分析

根据图1中的等效模型，可以获得方程式（I）的系统:

简化方程组（I）获得二阶微分方程（II）

求解微分方程（II）以得到特殊解:

如果电压V恒定，则将特殊解（III）纳入二阶微分方程（II）以获得:

如果输入电压V包含纹波Vnsin（ωnt），则解决方案是:

从（V）可以看出，经过LC滤波电路后，纹波被放大手机电源lc，放大倍数为

. 提取

放大倍率是

何时

，LC电路对电源纹波有抑制作用.

何时

何时

，LC电路对纹波具有放大作用. 其中

，LC电路对纹波有明显的放大作用.

为避免电源纹波出现在危险区域，一般要求ω》ωn0，本项目取ω5ωn0=. 此时，在ωn点，LC电路的波纹的放大率是25/24 ＝ 1.042，并且放大部分不超过5％. 另外，根据芯片的要求，u2的压降不能大于百分比p％，并且得到不等式（VI）:

简化以获得不平等（VII）

将ω5ωn0=和不等式（VII）相结合得到方程（VIII）:

解决等待中的不平等群体（IX）:

因为实际上没有理想的电容器，所以实际的电容器具有不同的滤波频带. 去耦电容器通常使用多个电容电容器的组合. C1是去耦电容值的总和. L是电感值之和.

4LC滤波器电路的布局设计

布局是LC滤波器电路的重要组成部分. 合理的布局可以最大化设计效果，否则会带来额外的干扰.

4.1π型LC滤波器电路布局设计

图3π型LC功率滤波器电路的LAYOUT效果图

整个电路分为三个网络平面: 电源，芯片电源和接地平面. 为了确保电源连接可以发挥重要作用，同时，我们必须避免在连接的网络上引起额外的电压降. 所有网络都通过铜缆连接. 以π型LC滤波电路为例，整个电路LAYOUT的效果如图3所示. 我们首先从电源层通过过孔引入电源电流，但是电源电流经过前置级滤波滤波电容进入电感，输出电流被电感扼流. 芯片电源平面. 更改电源平面时，必须增加更多的通孔，以减少由通孔引起的电感. 另外，获取功率的区域与获取地面的区域相邻，从而提高了电平的准确性.

4.2L型LC滤波器电路布局设计

L型LC滤波电路LAYOUT的设计与π型相似，不同之处在于缺少前级滤波电容器，并且电源通过通孔直接进入电感器以扼流.

结论

在本文中手机电源lc，LC滤波电路用于改进SSO算法和设计. 人们的实际实践发现，LC滤波器对中高频干扰有明显的抑制作用，可以有效地改善单点同步问题. 但是它的缺点是增加了设备并带来了成本. 还有一点是，由于相应的电感值非常小，在生产中难以实现.

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