【2025电源模块创意大赛】兔哥的电源01 | PCIE_AI图形加速卡_PCB设计

本帖子从1、设计分析,2、原理图构建,3、PCB layout三个部分来记录MPM3519和MPM3816C组成的电源系统。应用于PCIE接口的AI图形加速卡、MCU全功能EVAL开发板。

1、设计分析

MPM3519是频率可调的同步降压电源模块,可提供10A的连续输出电流,采用MPS特有的零延迟 PWM (ZDPTM ) 控制技术,以提供超快瞬态响应,并减少对昂贵外部电容的需求。本方案需要将板卡输入12V电源降压为3V3,以便直接给MCU供电。同时由于AI图形显示需要大存储,外挂的NOR FLASH芯片需要1V8供电,还需要引入MPM3816C模块,LDO的模式将3V3降压为1V8。

需求总结:本板卡输入12V电源,输出3V3和1V8。3V3供电给MCU和DSI接口屏幕,电流尽可能的大。1V8供电给NOR FLASH芯片,供电需要稳定。

图片——电源系统框图

2、原理图构建

参考原厂的数据手册来新建元器件,绘制PCB封装。
MPM3519需注意,MPM3519一共有29个引脚,29这个PGND散热的焊盘也记得要画上。要注意8到14引脚,和22到28引脚相比,是少两个焊盘的,不是简单的每侧7个引脚布置。

MPM3816C需注意,焊盘比较小,焊接比较有调整。为减少焊接失误,特意把焊盘拉大了。

(来自后续焊接的感悟,这个焊盘大了,芯片外依然有焊盘,确实方便焊接,电烙铁上锡热风枪加热也能轻松焊锡膏)

MPM3519的原理图:5、6引脚和16、17引脚是两侧的电源输入,每侧采用10uF和100nF电容滤波。FB分压电阻引脚需连接390pF的电容,FREQ作为退耦引脚连接34.8K的电阻后接地。


MPM3816C的原理图:AGND和GND一起接地,EN注意要电阻限流,FB分压电阻引脚需连接10pF的电容,输入和输出均需要双个22uF的电容滤波。

3、PCB layout

在PCB布局方面,为考虑到AI图形MCU的工作稳定性,特采用4层PCB设计,有独立的电源和地平面。整个PCB的电源平面切切割为12V和3V3两个网络。MPM3519拥有12V电源平面,滤波电容处多个过孔连接到电源平面,最后采用20mil的走线连接到芯片引脚。12V电源分两侧输入,最后90夹角处的引脚输出3V3电源。VCC网络是为上下拉状态引脚参考电源的,SYNCIN网络连接到3个焊盘的0603电阻上,方便后期修改状态。


MPM3816C拥有3V3电源平面,三个过孔引出电源后滤波,然后连接到三个电源输入引脚,EN引脚需要电阻限流,6号引脚负责1V8的电源输出。2 3 4三个引脚和GND铺铜相连,并通过过孔连接到GND平面。

请问这个图像加速卡的主控用的是MCU还是FPGA呀

MCU ST的U5G9

U6的EP焊盘这样接,不利于散热吧。
最好是直接连接方式,或是直接放块填充。
而且要加几个过孔到背面进行导热。
VCC与GND的同网络引脚,最好也是用填充的方式,而不是粗线的方式。

这个电源芯片放中间是不是更利于散热

MPM3816C不是LDO吧

是的,您提到的这几点都是需要注意的,尤其是EP焊盘没放置过孔,一方面散热不好,另外一方面多余的锡无法排出
后面的PCIE_POWER板子已经取消了铺铜,但是没用铺铜了