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选择数字电源的理由

上网日期: 2012年01月06日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:数字电源? 电压轨? 电源管理?

LTC3880/-1 具内置的集成式 MOSFET 栅极驱动器,以在 4.5V 至 24V 的输入电压范围内驱动全 N 沟道功率 MOSFET,而且在整个工作温度范围内,这些器件能以每相位高达 30A 的输出电流,在 0.5V 至 5.5V 的输出电压范围内,提供 ±0.50% 的准确度。LTC3880/-1 还可以驱动电源构件或 DR MOS 器件。LTC3880/-1 的最短接通时间仅为 90ns,使其非常适用于紧凑型高频 / 高降压比应用。跨多个芯片的准确定时和基于事件的排序允许优化复杂的多轨系统的加电和断电。

LTC3880 具一个内置的 LDO。LTC3880-1 允许使用外部偏置电压,以实现最高效率。这两款器件都采用耐热增强型 6mm x 6mm QFN-40 封装,具 -40°C 至 105°C 的工作节温范围。

真实应用的数字系统管理

大型多轨电源电路板通常由一个隔离式中间总线转换器组成,该转换器将 48V、24V 或其他背板电压转换到较低的中间总线电压 (IBV),一般为 12V,该 12V 电压分配到 PC 板卡各处。每个负载点 DC-DC 转换器将中间总线电压降至所需的轨电压,一般在 0.6V 至 5V 范围,同时电流范围为 0.5A 至 120A。图 2 显示了怎样用凌力尔特各种不同的控制器和 DC/DC 转换器控制一个多轨系统。负载点 DC/DC 可以是自含式模块、单片器件或由多个具电感、电容及 MOSFET 的 DC-DC 控制器 IC 组成的解决方案。这些电压轨通常对排序、电压准确度、过流和过压限制、裕度控制以及监察有严格要求。

电源系统

图 2:有关怎样通过一条 I2C / PMBus 控制 15 个电压轨的方框图

显然,电源管理的复杂性在提高,而且有超过 30 个轨的电路板并非不常见。这类电路板是密集排列的,而且数字电源系统管理电路必须不占用太大的电路板空间。该电路必须易于使用,而且能控制大量轨。凌力尔特的 LTC2978 兼有与 LTC3880/-1 及 LTC2874 一起工作必需的所有功能,以在单段 I2C 总线上控制多达 72 个电压。LTC3880/-1 控制、监视并产生两个大电流轨。LTC2978 控制并监视多达 8 个轨,而 LTC2974 控制并监视 4 个轨。这样的解决方案必须自主工作,或与系统主处理器通信以获取命令、实现控制并报告遥测数据。图 3 显示了控制 DC/DC 转换器的 LTC2978 的一个通道。

电源系统

图 3:LTC2978 控制一个外部 DC/DC 转换器

LOAD:负载

ONE OF EIGHT CHANNELS SHOWN:仅显示了 8 个通道中的一个

开发 PMBus 命令语言是为满足大型多轨系统的需求。除了一套定义完备的标准命令以外,PMBus 兼容器件还可以采用它们自己的专有命令,以提供创新性增值功能。大部分命令和数据格式的标准化对制造这类系统板的原始设备制造商 (OEM) 很有利。该协议是通过业界标准 SMBusTM 串行接口实现的,实现了电源转换产品的设定、控制和实时监视。命令语言和数据格式标准化允许 OEM 非常容易地开发和重用固件,这可以帮助电源系统设计师缩短产品开发时间并加快上市。

凭借超过 75 种 PMBus 标准命令的功能,用户可以利用其中一种最流行的开放标准电源管理协议,对电源系统进行充分的运行控制。通过确定 ALERT 引脚以响应所支持的 PMBus 故障,用户还可以为系统控制器产生中断请求。凌力尔特提供的 LTpowerPlay 图形用户界面使用户能非常容易地获取 LTC3880/-1 的运行状态和设定值。

结论

数字电源为电源建立了一种新的设计环境,这在几个方面创造了价值。首先,在开发阶段,用一个简单的 PC 连接对模拟电源实施数字控制非常有用,使设计师能让系统迅速进入工作状态。多轨系统设计师需要非常容易地监视、控制和调节电源电压、限值和排序。生产裕度测试比传统方法更容易进行,因为整个测试可以通过 I2C / PMBus 总线用几条标准命令控制。

有关电源工作状态,电源系统数据可以发回给 OEM,从而有效地打开了与 DC/DC 转换器工作状态有关的盲点。如果一个电路板被返回了,那么可以回读故障日志,以确定发生了什么故障、电路板温度以及故障时间。这类数据可用来快速确定故障的根源,确定系统工作时是否超出了规定的工作限度,或者用来改进未来产品的设计。

一个设计恰当的数字电源管理系统可为用户提供功耗数据,允许做出智能能量管理决策,这可用来降低总体功耗。数字电源并不能解决所有人的问题,不过就多轨复杂系统和需要保留电源系统状态记录的 OEM 来说,数字电源是一个非常强大的工具。


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