(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。





