傳授壓箱絕技：從SoC設計人員那都了解不到的功耗管理問題

　　三星Galaxy III智能電話也遇到了非常相似的情況，而且結果可能更令人煩惱。當用戶插上電話后，系統SoC開始充電，一般會出現不受控的浪涌。這種瞬變導致SoC檢測到充電失敗，關斷充電電路，而且不會通知用戶。因此，用戶進入甜美的夢鄉，直到第二天早晨，被窗外的鳥兒吵醒，卻發現放在床頭柜上的電話根本就沒有充電。

　　這些問題不僅僅出現在智能電話上。Bailey說：“最終，SoC產生的瞬變導致重新進行電源設計。”

　　即使電源管理電路中的穩壓器能夠保持出現的瞬變，系統設計人員還是沒有完全解決這些問題。瞬變的幅度和速度會使得設計人員對電源進行全面的AC電路分析，包括，布板的雜散電容。這一般是SPICE的工作，電源設計人員通常轉向采用Linear Technology公司的LTspice?軟件，因為該公司提供穩壓器器件模型庫，以及電源設計人員友好的用戶界面。

　　穩壓器和SoC之間的走線阻抗等問題有可能成為很難解決的問題。如果SoC的電源管理設計產生較大的負載瞬變，可能會導致非常復雜的布板，或者昂貴的其他電路板層，如圖2所示，對于電源系統設計人員，穩壓器會處理瞬變。

　　除了穩壓，還有信號完整性問題。供電電源線出現快速大電流瞬變，可能會成為耦合噪聲的主要來源，這些噪聲會影響電路板上的其他電源線，以及信號線。IC物理設計人員比較熟悉這類信號完整性分析，但是，對于大部分電路板設計人員而言，設計起來會有一定的難度。

圖2.Stratix V開發板的第13層，顯示了設計人員選擇分配整個板層，將穩壓器（右下側）連接至VCC。很難有更好的解決方案來處理大電流瞬變

　　Odabaee強調說：“參考設計非常重要。我們這樣的供應商通過查看設計來提供幫助。但是，設計一個50-Amp、0.9-V系統仍然需要很高的技巧。”Linear Technology公司合作伙伴解決方案經理Gerard Velcelean也同意這一觀點：“老板讓內部員工來處理這些問題。而小組人員如果不借助參考設計，很有可能會遇到問題。”

　　結論

　　現代SoC——無論是ASIC、ASSP還是FPGA，其隱含的一些技巧能夠有效的降低能耗。但是，這些技巧越隱含，出現不良結果的風險就越大，這些結果可能會與系統使用模型沖突，使得電源設計更加復雜，或者不可預測的失效模式等。當然，SoC供應商會提供幫助。TI的Bittlestone說：“我們用了很多的邏輯門來實現電源管理系統的接口，以方便系統設計人員的使用。”但即使如此，更重要的是，SoC用戶應采用參考設計，或者深入理解他們所遇到的問題。