كيفية تصميم مزود طاقة ذاكرة DDR؟

“أحد أكبر التحديات التي تواجه إمدادات الطاقة DDR اليوم هو كيفية التحكم في جهد الخرج في ظل الظروف القاسية للأحمال العابرة العالية.يرتبط استهلاك الطاقة لنظام منطق CMOS بشكل أساسي بتردد الساعة ، وسعة الإدخال لكل بوابة في النظام ، والجهد الكهربائي. نظرًا لتقليل حجم الجهاز ، يتم أيضًا تقليل جهد مصدر الطاقة ، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة عند طبقة البوابة. يتميز هذا الجهاز ذو الجهد المنخفض باستهلاك أقل للطاقة وسرعة تشغيل أعلى ، مما يسمح بزيادة تردد ساعة النظام إلى مستوى الجيجاهيرتز. في هذه الترددات العالية على مدار الساعة ، ينتج عن التحكم في المعاوقة ، والإنهاء المناسب للحافلة ، والحد الأدنى من الاقتران المتقاطع إشارات ساعة عالية الدقة.تقليديا ، الأنظمة المنطقية لديها فقط

“

أحد أكبر التحديات التي تواجه إمدادات الطاقة DDR اليوم هو كيفية التحكم في جهد الخرج في ظل الظروف القاسية للأحمال العابرة العالية.يرتبط استهلاك الطاقة لنظام منطق CMOS بشكل أساسي بتردد الساعة ، وسعة الإدخال لكل بوابة في النظام ، والجهد الكهربائي. نظرًا لتقليل حجم الجهاز ، يتم أيضًا تقليل جهد مصدر الطاقة ، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة عند طبقة البوابة. يتميز هذا الجهاز ذو الجهد المنخفض باستهلاك أقل للطاقة وسرعة تشغيل أعلى ، مما يسمح بزيادة تردد ساعة النظام إلى مستوى الجيجاهيرتز. في هذه الترددات العالية على مدار الساعة ، ينتج عن التحكم في المعاوقة ، والإنهاء المناسب للحافلة ، والحد الأدنى من الاقتران المتقاطع إشارات ساعة عالية الدقة. تقليديًا ، لا تستخدم الأنظمة المنطقية سوى بيانات الساعة على حافة ساعة واحدة ، بينما تعمل ذاكرة معدل البيانات المزدوجة (DDR) على تسجيل كل من الحواف الأمامية والسقوطية للساعة. يضاعف سرعة نقل البيانات مع الحد الأدنى من الزيادة في استهلاك طاقة النظام.

تتطلب معدلات البيانات العالية تصميمًا دقيقًا لشبكة توزيع الساعة لتقليل تأثيرات الرنين والانعكاس التي يمكن أن تؤدي بخلاف ذلك إلى توقيت غير مقصود للأجهزة المنطقية. يوضح الشكل 1 مخططين بديلين لإنهاء الحافلات. في الخيار الأول (أ) ، يتم وضع مقاوم إنهاء الناقل في نهاية شبكة التوزيع ويتم توصيله بالأرض. إذا كان سائق الحافلة في حالة منخفضة ، فإن تبديد طاقة المقاوم هو صفر. في الحالة المرتفعة ، يكون تبديد طاقة المقاوم مساويًا لمربع جهد الإمداد (VDD) مقسومًا على مقاومة الناقل (مقاومة المصدر بالإضافة إلى مقاومة الإنهاء). متوسط ​​تبديد الطاقة هو مربع جهد الإمداد مقسومًا على ضعف مقاومة الناقل.

الشكل 1. خفض الجهد إنهاء VTT بمقدار النصف من تبديد طاقة الإنهاء

في الخيار الثاني (ب) ، يتم توصيل مقاوم الإنهاء بجهد الإمداد (VTT) ، وهو نصف جهد VDD. يكون تبديد طاقة المقاوم ثابتًا ، ومستقلًا عن جهد الإمداد ، ويساوي VTT (أو (Vdd / 2)) مقسومًا على مقاومة الإنهاء. بالمقارنة مع الطريقة الأولى ، فإن استهلاك الطاقة لهذه الطريقة هو 1/2 فقط ، ولكن يلزم توفير مصدر طاقة إضافي. في نفس الوقت ، لديها بعض المتطلبات الخاصة لإمدادات الطاقة. أولاً ، يجب أن يكون ناتجه نصف جهد المحرك (VDD) ؛ ثانيًا ، يحتاج إلى مصدر التيار وتغسله في نفس الوقت. عندما يكون جهد خرج المحرك منخفضًا ، يتم سحب التيار من مصدر VTT. ومع ذلك ، عندما يكون السائق مرتفعًا ، يتدفق التيار إلى مصدر الطاقة. أخيرًا ، يحتاج مزود الطاقة أيضًا إلى الانتقال بين الأوضاع عندما تتغير بيانات النظام ، ويجب أن يوفر مقاومة منخفضة للمصدر حتى تقترب من معدل ساعة النظام.

استنادًا إلى مقاومات الإنهاء وتردد الساعة وسعة النظام ، من السهل نسبيًا تحديد ذروة تبديد الطاقة. يعد تقدير متوسط ​​استهلاك الطاقة أكثر صعوبة ، حيث يمكن أن يكون أقل من 1/10 من ذروة استهلاك الطاقة. نظرًا لأن النظام ديناميكي ولا يحتوي حقًا على معدل ثابت للساعة ، فلا يتم تسجيل البيانات في كل دورة ، وستكون هناك بعض الأجهزة المذكورة ثلاثية ، فأنت بحاجة إلى مراعاة كل هذه العوامل.

يعد متوسط ​​التيار قيمة مهمة للتحقق من صحة قياسات النظام لأنه من المهم تحديد هيكل مصدر الطاقة الصحيح. على سبيل المثال ، قد تقوم بإجراء مفاضلة بين الاستهلاك المنخفض للطاقة لمصدر طاقة التبديل والتكلفة المنخفضة والحجم الصغير للمنظم الخطي.