簡化環(huán)路補(bǔ)償和極點(diǎn)和零點(diǎn)計(jì)算

在為我們的最終應(yīng)用設(shè)計(jì)電源時(shí)，我們是否曾經(jīng)感到沮喪？設(shè)計(jì)電源環(huán)路補(bǔ)償和計(jì)算極點(diǎn)和零點(diǎn)可能很困難，尤其是對于沒有經(jīng)驗(yàn)的電源設(shè)計(jì)人員而言。環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)也可能非常耗時(shí)，因此如果我們只有很短的時(shí)間來完成我們的設(shè)計(jì)，就會(huì)增加更多的壓力。

盡管有復(fù)雜的計(jì)算和期限壓力，我們仍然必須保持高功率密度和效率。然而，對軟啟動(dòng)時(shí)間和欠壓鎖定 (UVLO) 進(jìn)行編程以及設(shè)置電流限制可能是另一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。幸運(yùn)的是，有多種負(fù)載點(diǎn) (POL) DC/DC 解決方案可讓我們的電源設(shè)計(jì)過程更輕松、更快捷。

TI 直接連接到輸出電容器 (D-CAP?) 是一種無需相位補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間控制技術(shù)。與電壓和電流模式相比，D-CAP 解決方案可提供更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，從而減少輸出電容器、降低材料清單 (BOM) 成本和提高功率密度。我們的許多 D-CAP 解決方案都包括電源管理總線或 PMBus。通過 TI 的 PMBus 電源解決方案，我們可以使用 TI 的Fusion Digital Power Designer輕松編程和調(diào)整軟啟動(dòng)、UVLO、電流限制和其他參數(shù)值圖形用戶界面 (GUI)。對 PMBus 電源進(jìn)行編程和定制不需要軟件知識(shí)；我們將通過直接的 PMBus 命令及其值進(jìn)行編程，這些命令占用 I 2 C 總線上的一組專用寄存器。與 D-CAP 控制模式一起，PMBus 易于使用，減少了設(shè)計(jì)時(shí)間和組件數(shù)量。

TI為企業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)完整的 PMBus 電源系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)是一種用于專用集成電路 (ASIC)/現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 內(nèi)核的 PMBus 電源系統(tǒng)；DDR4核心內(nèi)存；以太網(wǎng)交換機(jī)、存儲(chǔ)、服務(wù)器以及測試和測量應(yīng)用等高性能電源中的輔助電壓。TI 將在 2016 年應(yīng)用電力電子會(huì)議 (APEC) 上展示這種降壓電源。

參考設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

· 如圖 1 中的框圖所示，共有八個(gè)穩(wěn)壓器，包括一個(gè) D-CAP+? 穩(wěn)壓器、PMBus 大電流多相電源和 DDR4 終端。

· 模擬 POL 電源的 PMBus 排序、控制、監(jiān)控/裕度和遙測，以及黑盒故障記錄。

· 通過 PMBus 和 AVS 總線進(jìn)行自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié) (AVS)，以降低功耗。

圖 1：用于企業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的完整 PMBus 電源系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)框圖

參考設(shè)計(jì)包括：

· TI 首款 DDR4/LPDDR4 終端電壓 (VTT) 開關(guān)穩(wěn)壓器。TPS53317A 是一款 6A、DCAP+ 模式、SWIFT? 同步降壓轉(zhuǎn)換器，具有用于 AVS 的外部軌道跟蹤。它適用于分軌操作，其中輸入電壓 (V IN ) 為內(nèi)部 FET 供電，而較低電壓的 VDDQ（存儲(chǔ)器核心軌）充當(dāng) REFIN 以生成 VTT 軌。此外，DCAP+ 控制模式可實(shí)現(xiàn)快速負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，無需復(fù)雜的開關(guān)環(huán)路補(bǔ)償。

· UCD90240 是一款 24 通道 PMBus 電源定序器，可級(jí)聯(lián)至 96 個(gè)通道。UCD90240 在此參考設(shè)計(jì)中充當(dāng)系統(tǒng)管理器。它可以記錄 100 個(gè)故障，其黑盒故障記錄功能在第一次故障檢測時(shí)拍攝完整的系統(tǒng)快照。UCD90240 是一款采用緊湊型 9mm × 9mm 晶圓級(jí)球狀引腳柵格陣列 (BGA) 封裝的 24 電源軌 PMBus 可尋址電源排序器和系統(tǒng)管理器。該器件提供以下引腳：24 個(gè)模擬監(jiān)視 (MON) 引腳，可通過兩個(gè) 12 位 ADC 引擎來監(jiān)視電源電壓、電流或溫度；24 個(gè)專用使能 (EN) 引腳，用于控制電源軌開啟/關(guān)閉；24 個(gè)專用裕度調(diào)節(jié)引腳，用于閉環(huán)裕度調(diào)節(jié)；12 個(gè)邏輯 GPO (LGPO) 引腳，支持靈活的布爾邏輯和狀態(tài)機(jī)功能；以及 24 個(gè) GPIO 引腳，可配置為 GPI、GPO、系統(tǒng)復(fù)位、級(jí)聯(lián)故障引腳和看門狗 I/O 等。 24 個(gè) EN 引腳和 12 個(gè) LGPO 引腳可配置為電平有效驅(qū)動(dòng)或開漏輸出。非易失性事件記錄功能可在電源斷電后保存故障事件。 黑盒故障記錄功能會(huì)在首次發(fā)生故障后保存所有電源軌和 I/O 引腳的狀態(tài)。憑借級(jí)聯(lián)功能，通過一條 SYNC_CLK 引腳連接即可輕松管理多達(dá) 96 個(gè)電壓軌。 故障引腳功能可對級(jí)聯(lián)的各器件加以協(xié)調(diào)，以提供同步的故障響應(yīng)。 引腳選擇電源軌狀態(tài)功能最多可通過 3 個(gè) GPI 來控制多達(dá) 8 個(gè)用戶定義的電源狀態(tài)。 這些狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)高級(jí)配置和電源接口 (ACPI) 規(guī)范中列出的系統(tǒng)低功耗模式。

· TPS53467 是一款用于 ASIC 和數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) 的通用四相無驅(qū)動(dòng)脈寬調(diào)制 (PWM) 降壓控制器。該 DCAP+ 模式控制器提供廣泛的引腳綁定和 PMBus 編程功能。通過 PMBus，TPS53647 可以監(jiān)控輸入/輸出電壓、電流、溫度和功率。

· TPS549A20 是 TI 最新的 PMBus 15A、D-CAP3? 控制模式 SWIFT 降壓轉(zhuǎn)換器。這是世界上最小的 15A 同步降壓轉(zhuǎn)換器之一，采用 3.5mm x 4.5mm PowerStack? 封裝。TPS549A20 可以以高效率和功率密度為高達(dá) 15A 輸出電流的 ASIC/FPGA 供電軌供電，同時(shí)增加 PMBus 編程和故障狀態(tài)，以便于使用和系統(tǒng)診斷。

該參考設(shè)計(jì)具有多種優(yōu)勢：

· 適用于高性能、高功率應(yīng)用的剪切和粘貼設(shè)計(jì)。

· 完整的系統(tǒng)管理、輕松的故障分析和縮短上市時(shí)間。

· 快速診斷和增強(qiáng)的可靠性。

不要為如何設(shè)計(jì)降壓電源而煩惱。借助 TI 的 D-CAP 技術(shù)和 PMBus 解決方案，我們的降壓電源將立即啟動(dòng)并運(yùn)行。