本帖子从1、作品简介，2、系统框图，3原理图和PCB layout，4、作品debug，5、演示视频和项目资料，6、项目总结，这六部分来介绍基于MPS多个电源的PCIE接口AI图形加速卡和供电卡
1、作品简介
本作品是一套基于 PCIE 接口的分布式AI图形加速卡和电源供电卡系统，包含两大核心板卡 ——PCIE_AI 图形加速卡与 PCIE_POWER 供电卡，专为低功耗高性能图形处理场景设计，PCIE接口可扩展至多个应用场景
1.1、PCIE_AI图形加速卡简介
PCIE_AI 图形加速卡采用 STM32U5G9ZJT6 作为主控芯片，该 MCU 内置 NeoChromVG 图形处理单，支持高性能 GUI 显示，通过 PCIE 金手指接口实现供电与功能扩展，可直接嵌入电脑主板或独立搭配供电卡使用。板卡内置双电源模块：MPM3519 同步降压模块将 12V 输入降压至 3V3，为 MCU 及 DSI 接口屏幕提供大电流供电；MPM3816C LDO 模块进一步将 3V3 降压至 1V8，为 NOR FLASH 芯片提供稳定供电，满足 AI 图形处理对存储的需求。
1.2、PCIE_POWER供电卡简介
PCIE_POWER 供电卡作为配套供电解决方案，针对扩展场景下的大电流需求设计，支持三路输入（5.08mm 间距接线端子、XT30 接口、CH224K 诱骗 PD 输入），输入电压范围 12V~36V，输出稳定 12V 电源轨，最大输出电流达 10A，可同时为 PCIE_AI 图形加速卡及外接电机、高亮度显示屏等扩展模块供电。每路输入均集成防反接、防倒灌、过压过流保护功能，确保多电源接入时的系统安全。
1.3、板卡应用场景
整套系统兼容 PCIE 标准接口，布局紧凑、扩展性强，可广泛应用于以下场景：
1、PCIE接口的图形显示HMI
2、DIY电脑主机人机交互控制
3、PCIE接口全功能EVAL开发板
4、PCIE接口的AI图形MCU核心板
2、系统框图
2.1、系统整体框图
2.2、核心电源路径
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PCIE_POWER电源路径：三路输入 → 保护电路（TVS + 自恢复保险丝 + MOS 管）→ MPM3519 降压 → 12V 输出（至加速卡及扩展模块），电源轨：VIN_1输入，VIN_2输入，VIN_3输入，保护的VIN输入，12V
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PCIE_AI电源路径：12V 输入 → MPM3519（ZDPTM 控制技术）→ 3V3（MCU/DSI 屏幕）；3V3 → MPM3816C（LDO 模式）→ 1V8（NOR FLASH），电源轨：12V，3V3，1V8
3、原理图和PCB layout
3.1、PCIE_AI图形加速卡原理图设计
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MPM3519 模块：29 引脚封装，两侧电源输入引脚（5、6、16、17 脚）各并联 10uF 电解电容 + 100nF 陶瓷电容滤波；FB 分压电阻引脚串联 390pF 补偿电容，FREQ 退耦引脚接 34.8KΩ 电阻至地；采用 100KΩ 分压电阻配置输出电压为 3V3，输出端并联 47uF+1uF 电容强化稳定性。
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MPM3816C 模块：优化焊盘尺寸便于焊接，输入取 3V3 电源，输出 1V8；FB 引脚通过 10KΩ 分压电阻校准输出，输出端并联 22uF 电容 + 100nF 电容滤波，串联 390Ω 电阻驱动 LED 状态指示。
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主控与外设：STM32U5G9ZJT6 主控供电端并联滤波电容，NOR FLASH 芯片（MX25L25645G）电源脚接 1V8 输出，DSI 接口电源轨与 3V3 电源平面直接相连。
3.2、PCIE_AI图形加速卡PCB layout
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采用 4 层板结构，划分独立电源平面（12V）和地平面，3V3 电源平面与地平面紧密耦合，降低干扰；
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MPM3519 芯片配置 20mil 宽电源走线，滤波电容处设置多个过孔连接电源平面，减少寄生电感；
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SYNCIN 网络预留 3 个 0603 封装电阻焊盘，支持后期状态修改；
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MPM3816C 焊盘在官方尺寸基础上放大，解决小焊盘焊接难度大的问题，热风枪加热时可实现精准焊接。
3.3、PCIE_POWER电源卡原理图设计
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三路输入接口：包含 5.08mm 端子、XT30 接口、Type-C PD 接口（CH224K 诱骗芯片），每路配置独立保护电路；
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保护机制：每路输入串联 SMBJ60CA TVS 管（防过压）、JK60-110自恢复保险丝（防过流），通过 NMOS 管 + 二极管实现防反接 / 防倒灌，R1/R2 分压电阻驱动 MOS 管确保导通可靠性；
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MPM3519 复用设计：沿用加速卡成熟的降压电路，输入侧并联 10uF+100nF 滤波电容，FB 引脚串联 390pF 电容，FREQ 脚接 34.8KΩ 电阻，输出端并联多颗电容强化大电流稳定性；
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状态指示：每路输入及 12V 输出均配置 LED 指示灯（串联 1KΩ 限流电阻），实时反馈电源状态。
3.4、PCIE_POWER电源卡PCB layout
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采用 2 层板设计，大面积铺铜降低导通阻抗和发热，Bottom 层为完整 GND 平面（仅预留散热过孔隔离区）；
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MPM3519 电源输入引脚通过 Bottom 层 VIN 网络铺铜连接，采用内径 15.7mil、外径 21.7mil 大过孔实现上下层电源切换，保障 10A 大电流传输；
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端子→TVS→保险丝→MOS 管路径采用大面积铺铜，MOS 管 S/D 引脚预留散热过孔，驱动电阻选用 0805 封装提升功率耐受；
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MPM3519 Top 面禁止铺铜，便于焊接时热风枪加热均匀
4、作品debug
4.1、PCIE_AI图形加速卡的MPM3519焊接
记住口诀：先预热，上锡膏，再摆件，最后小风挡轻轻吹
先用热风枪把PCB预热一下，用注射器逐步推入锡膏，焊盘上多一点也没事。逐个把元器件摆上去，可以稍微倾斜一点，如果锡膏不够，是无法将元器件摆正的。
加热MPM3519，如果锡膏多，可用镊子轻轻推一下，推到阻焊上就方便取下来了，然后稍微下压一下MPM3519，确保每个引脚都和焊盘接触了。
最后热风枪小档慢慢加热，因为没有点胶，风大会把0603封装等小元器件吹跑。不过后面画板要注意，最好在散热GND焊盘上打通孔，方便多余的锡流出。
4.2、PCIE_AI图形加速卡的的MPM3816焊接
MPM3816的PCB焊盘，并没有采用官方的尺寸，而是在官方尺寸基础上，拉大了焊盘，使用电烙铁在焊盘上点锡，用热风枪一遍就成功了，上电后，连接到1V8网络的LED灯成功亮起。
4.3、PCIE_POWER电源卡焊接
MPM3519参考4.1节的内容来焊接，其余的功率器件是很容易焊接的
4.4、系统组装
由于出差频繁，加之到年底了，PCIEx16接口的底板没来得及绘制，先用飞线来连接PCIE_AI图形加速卡和PCIE_POWER电源卡。
4.5、上电实测
整体上电
PCIE_POWER电源卡，5.08mm接线端子输入24.2V直流电源
经过保护电路后的PICE_POWER板上MPM3519电源输入侧电压
PICE_POWER板上MPM3519电源输出侧，输出12.1V电压
接下来是PCIE_AI图形加速卡上的电源
PCIE_AI图形加速卡的金手指上，12.18V电压
PCIE_AI图形加速卡的MPM3519输入侧，12.1V的电压
PCIE_AI图形加速卡的MPM3519输入侧，3.07V的电压
MPM3816C输出侧，1.825V的电压
上电无短路，各个电源轨均可正常工作，连续上电无明显发热。
4.6、代码验证
使用STM32cubemx和MDK_ARM构建工具链，基于STM32的U5 cube包，使用HAL库构建GPIO调试的代码
5、演示视频和项目资料
视频链接
自己在立创EDA上新建的元器件，绘制的原理图和PCB
U5G9的点灯代码，基于STM32HAL库
6、项目总结
- 焊接需要注意，尤其是大焊盘，锡膏一点要少上，小焊盘不容易上，大焊盘多了会抬高元器件导致空焊
- 电源芯片的散热GND焊盘，需要打通孔，方便多余的锡流出，同时也方便散热
- 使用锡膏，在无钢网的情况下，要先上预热PCB，方便锡膏挂在板子上
- 上电前要万用表测是否短路
- STM32注意，1号引脚对应芯片上最小的点，不要被大的点所迷糊
- MOS管要区分NMOS和PMOS，有段时间没画带MOS的板子了，焊接的时候是拼好板，摸到啥元器件就用，没注意焊接上的是PMOS了，导致没上电的输入接口，LED也亮起了，最后发现是MOS管用错了，最后改用TW120N03D的NMOS
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