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生在电容丛中的芯片:固态硬盘上的电源治理芯片有什么用?_芯片_电源

萌界大人物 2024-08-31 18:51:58 0

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主控、NAND闪存和DRAM缓存被称为SSD的三大件,很多SSD上还有第四种芯片:PMIC电源管理芯片。

电源管理芯片比较“三大件”的体积要小很多,而且常常藏身于电容和电阻堆中,并不十分引人把稳。
下图红圈内便是速柏CP5000 PCIe 4.0固态硬盘中的PS6108电源管理芯片。

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如果仔细不雅观察,在速柏CP2000固态硬盘中也能看到更小一号的PS6103电源管理芯片(下图红圈内所示)。

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(图片来自网络侵删)

和DRAM缓存一样,电源管理芯片并不是SSD的必选配置,没有它的存在SSD一样能够事情。
不过越是高真个固态硬盘上,我们越有机会创造电源管理芯片的身影。
特殊是在一些布局紧凑的单面PCB设计M.2 SSD上,它涌现的机会更大。

SSD中形形色色的PMIC:

群联的公版方案中利用了它自己设计的PS601x电源管理芯片,而在其他一些主控中我们还能见到更多样式的电源管理芯片(PMIC)。
下图红圈内是建兴T12固态硬盘的ACT88325电源管理芯片。
其上的“S”是Active Semi技领半导体的标志,目前技领半导体已经被Quarch科沃收购。

下图红圈内是浦科特M8VG的电源管理芯片,虽然外不雅观有很大的不同,实在这也是Active Semi的产品,型号为ACT8870。

以上两个例子有一个共同点,它们PCB上的元件布局都非常的紧凑。
M8VG在PCB的一壁上支配了一颗慧荣SM2258主控、一颗DRAM缓存、四颗东芝NAND闪存颗粒。
建兴T12拥有M.2 2230(T12 EVO)、M.2 2242(T12 Plus)、M.2 2280(T12)三种变体(图片中是M.2 2280的T12),对电源转换电路的空间限定也非常的明显。
拥有专门供电管理芯片的情形下,供电转换电路会相对更省空间,这在大容量M.2固态硬盘上上风明显。

在空间不是特殊紧张的2.5寸固态硬盘中也是有机会创造电源管理芯片的,譬如下图中的浦科特M8VC,由于它跟M8VG的关系,为了方便固件设计,采取了类似的ACT88320电源管理芯片。

供电管理芯片的浸染:

2.5寸固态硬盘利用5V供电(个别SSD还同时须要12V供电)、M.2接口的固态硬盘(包括SATA和NVMe协议)则利用3.3V供电。

输入端只有一种电压,而内部元器件的电压需求多种多样。
以闪存颗粒来说,它就同时须要3.3V的Vcc(核心电压)和1.2V的VccQ(IO电压),为了提高写入和擦除速率,部分闪存还会哀求供应12V的Vpp供电。

鉴于“众口难调”,SSD中就须要有DC/DC供电转换电路,这个中可能会同时涉及到线性稳压、开关降压、开关升压电路。

为了简化设计难度、提升电源转换效率及相应速率,具备电压转换、过压/欠压、过流保护以及断电保护等诸多功能的供电管理芯片应运而生。

上图是Quarch科沃的电源管理芯片功能框图,它可以接管12V、5V或3.3V电压输入,并输出多路电压给主控、DRAM缓存及NAND闪存利用。
图中左侧中间虚线框内是可选的断电保护电容,在特定的电源芯片中可以供应断电检测和相应功能,这时电源管理芯片还须要通过I2C总线和SSD主控通信,让主控完成相应的数据保护事情。

利用电源管理芯片可以简化供电转换电路,减少所需的元件数量并节省PCB上的宝贵空间。
下图是科沃供应的一个示例,通过利用供电管理芯片,占用142平方毫米空间、57个元器件的供电电路被缩减到49.4平方毫米、17个元器件。
供电管理芯片还能提高供电转换效率,实现更低的功耗目标,为低碳环保、降耗降温供应帮助。

电源管理芯片内集成了多种电压调节功能,并且可以通过固件升级进行调度,这就给SSD设计厂商供应了非常高的灵巧性。

以上便是对SSD中电源管理芯片功能的先容。
电源管理芯片的优点很多,在固态硬盘中的运用也越来越普遍。
如果你在SSD主控旁的贴片电容/电阻堆中创造了一个特殊的小芯片,没准便是它了。

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