前情提要：书接上文【2025电源模块创意大赛】固态硬盘核心供电解决方案-作品提交（开篇） - 集成电感功率模块 - MPS技术论坛
本文为固态硬盘核心供电解决方案作品的第二篇文章，从四个方面介绍本次作品，分别为作品简介、系统框图、各部分功能说明、项目总结。
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（一）作品简介
作品名称：企业级固态硬盘供电解决方案
【必选物料】 MPM3683-10*2
【加分物料】 MPM54524
【自备物料】 MP3438、MP5516、MP20075、MP20051
【通讯模块】 EVKT-USBI2C-02、CH341T
本方案针对企业级 SSD 高可靠、多负载、多器件协同的特性，以 MPS 系列芯片为核心，为控制器、NAND 闪存、DRAM 缓存等器件提供稳定供电。
区别于使用PMIC或DCDC作为核心供电方案，本次主要采用电源模块作为供电电源，解决SSD设计中电源轨多、电源板面积小的问题。电源模块外围器件少，简化了PCB布板的风险和复杂度，**提供低噪声电源和卓越的EMI特性。**在完成设计后，对电源模块的特性进行充分验证，包括纹波、效率、环路特性、开关机特性、保护特性等。
MP5516和MPM54524具备IIC通讯功能，通过EVKT-USBI2C-02可以修改MTP配置参数，或通过串口转IIC模块CH341T编写上位机界面，实现上位机实时读取芯片状态。
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必选 MPM3683为主控供电，以及为二级电源供电，满足大电流与低压精度需求；
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加分 MPM54524 扩展多通道，为NAND和DRAM进行供电；
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自备 MP5516作为专为企业级固态硬盘（SSD）设计的电源管理芯片，核心功能是实现能量存储与释放管理。
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自备MP3438、MP20075、MP20051 负责辅助电源供电。
1.1 电源模块：（感谢MPS本次提供的电源模块 
）
① MPS3683
② MPS54524
1.2 PCB设计
本次设计采用了一个四层电源板，顶层为器件层，内层1为完整的AGND参考层，内层2为GND参考层，底层为器件层和GND参考层。
顶层：
内层1：
内层2：
底层：
1.3 电源。通讯模块
供电电源主要用到了一个USB供电电源（最大可以20V/0.7A）；
通讯部分使用到了两个模块，一个是MPS官方通讯模块，方便前期的电源调试。另一个是CP2112模块，方便自己DIY上位机调试GUI。
1.4 实物图
物料清单：
（二） 系统框图
1. 需求分析
针对主要负载进行需求分析，从而对电源模块进行选型，并设定输出电压
① SSD控制器供电需求
② NAND闪存供电需求
③ DRAM供电需求
2. 系统框图
系统框图如下所示，其中蓝色框图为本次使用的必选物料和加分物料，绿色框图为自备物料
整个单元设计可以划分为三大部分，分别是输入端电源设计、PLP保护设计、电源转换设计
1. 输入端电源设计
SSD的外部输入电源由其接口规格定义，不同的接口供电电压存在显著差异，如下为一些常见的接口：
SATA SSD：通过SATA接口获取电源，标准输入为+12V和+5V，最大电流通常不超过1.5A
M.2 NVME：通过 PCIe 插槽 / M.2 接口获取 +3.3V主供电
这里假设外部供电电压为+12V，采用MP5516作为输入端的电源管理芯片，其内部集成了一个电子保险丝，通过配置ILIMIT_E-FUSE可防止启动期间的浪涌电流；
输入测集成的反向阻断MOSFET能在输入电源移除或者反极性插入式防止能量泄露；
同时在输入端增加TVS防护，保护模块内部不受外界电压干扰而受到内部损伤；
2. PLP保护设计
这里主要使用MP5516内部集成的双向降压-升压转换器，用于管理能量存储和释放。
储能电容选用的是一颗1800uF/35V的铝电解电容。
工作原理：
MP5516作为外部输入电源的第一级电路，当外部VIN正常供电时，通过MP5516直接输出VBUS供至后级电源MPM3683，同时通过boost将电压进行抬升到VSTRG，给储能电容进行充电。
当外部VIN不正常，触发MP5516欠压保护后，MP5516切断外部输入，储能电容通过buck电路进行放电，VSTRG降压给VBUS，为后级电源进行供电。
当然，能够做到完整的掉电保护主要取决于PLP保护芯片的硬件结构，以及芯片软件算法是否足够健壮（后面会有完整的测试数据）。
3. 电源模块设计
SSD 内部需将外部高压（12V/5V）转换为各组件所需的低压直流电，核心依赖电源管理 IC（PMIC） 或分立 DC-DC 转换器，架构如下：
一级转换：使用MPM3683将外部输入的 12V 转换为中间电压5V，供PMIC 及部分外围组件使用；
二级转换：由 PMIC 或 Buck DC-DC 转换器，将5V 进一步降压至内部核心所需的低压，主要由MPM54524 降压出四路低压供电给NAND和DRAM
辅助稳压转换：对精度要求极高的电路，采用LDO（低压差稳压器） 进行二次稳压，如锁相环电路、DRAM参考电路，这里采用MP20075和MP20051进一步降压。
