數(shù)字負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字管理器的比較

什么時候應(yīng)該使用具有PMBus的負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器(POL)，什么時候該采用數(shù)字管理器和老式POL呢?我希望這篇文章能為您在做選擇時提供一些啟發(fā)。

為了不引起誤導(dǎo)，我設(shè)立了適中的目標(biāo)：提供足夠的直覺以幫助您做出第一個可行的選擇，我會詳細(xì)地對此進(jìn)行介紹。情況就好像為尋找丟失的車鑰匙而回想過去24小時干了什么，您無法一次找遍所有的地方，所以您在想怎樣才最有可能找到它們。

首先一起來繪制這些器件的相關(guān)示意圖，這樣，我們才能發(fā)現(xiàn)其基本的不同之處。有時候，圖示會讓事物更為清晰。

采用PMBus的POL

在數(shù)據(jù)表中，采用PMBus的POL可能趨向于：雙路輸出……具備數(shù)字電源系統(tǒng)管理的降壓型DC/DC控制器。器件的某些結(jié)構(gòu)在名稱上不同，但其基本形式相當(dāng)一致。

圖1：POL方框圖。

如果我們在器件中間畫一條結(jié)構(gòu)線，那么左側(cè)具有PMBus、遙測、監(jiān)視、以及DAC驅(qū)動參考輸入至POL的所有邏輯電路。右側(cè)是負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器。即使我們把功能分開了，它們也都是在一個封裝中，買回來的是一個器件。

采用數(shù)字管理器和POL

數(shù)字管理器并沒有電源轉(zhuǎn)換級，而是依靠外部POL。它是一種多封裝解決方案。

管理器控制每個POL的輸出電壓、電流限制，測量輸出和輸入，并處理故障。實際上，具備PMBus模型的POL在虛線處分開。典型的管理器處理4個或8個POL。

圖2：數(shù)字管理器和POL。

對具備PMBus的POL進(jìn)行細(xì)分的意義

將功能分開最明顯的含義(這真的不是什么新鮮事物，因為在管理器出現(xiàn)很早之前就有POL了)是使功能相互獨(dú)立。POL市場很大且呈多樣化，并支持廣泛的解決方案。我們通常認(rèn)為POL是開關(guān)轉(zhuǎn)換器(SMPS)，如降壓，但LDO只是可控制和可觀察的。因此，功能分開可產(chǎn)生數(shù)量眾多的各種設(shè)計組合。

另一方面，因為封裝成本很顯著，所以具有PMBus的POL可能有較低的成本(對于每通道)。由于管理功能和POL之間不需要引腳，更多的控制線可支持更高級別的功能和集成。在某些方面，性能也會超過獨(dú)立劃分型解決方案的性能。

這是一個性能對比靈活性的典型案例。但是，對于大型多電源軌解決方案，全局優(yōu)化不一定能簡單地以此作出權(quán)衡。因此，讓我們進(jìn)一步研究一下……[!--empirenews.page--]

設(shè)計選擇

我的建議一直是先看具備PMBus的POL。這些POL用于滿足特定的市場需求，如果您深入到這些縫隙細(xì)分領(lǐng)域，就會受益于緊密集成、簡潔和高性能等優(yōu)勢。如果這不能達(dá)到您的需要，那么可以轉(zhuǎn)而關(guān)注數(shù)字管理器。

讓我們看一些例子。

實例1

假設(shè)我們的設(shè)計需要以下電源軌：

1V/20A

3.3V/8A

5V/5A

在這些電源電平下，一個具備PMBus的雙通道POL和一個具備PMBus的單通道POL會工作得很好。LTC3880和LTC3883等器件非常適合這類電源和更高的電平。

實例2

1V/40A

5V/100mA

3.3V/10A

3.3V/200mA(低噪聲)

在這個例子中，電源電平有很大不同，要求其中一個3.3V電源軌必須是低噪聲。低噪聲3.3V電源軌能為LDO提供保證。假設(shè)5V電源軌不能很好地適用于具備PMBus的POL。您可以用它，但是器件的代價會很高，或者電路板面積會很大。對于1V和3.3V較高的電源軌，也許您會采用現(xiàn)有解決方案。數(shù)字管理器LTC2974和4 POL將是不錯的解決方案。

復(fù)雜實例

電源軌數(shù)量非常多的系統(tǒng)會怎樣?如果有很多電源軌，那么有些應(yīng)該按照實例1來處理，而也有些要按實例2來解決。值得欣慰的是，兩個設(shè)計都采用了相同的PMBus，因此，從固件的角度看，這種情況就像是使用了一條有很多電源軌的PMBus。

讓一切運(yùn)轉(zhuǎn)得更好

在我的文章系列中，我介紹了處理時間同步和故障問題。為了使這些不同的設(shè)計結(jié)構(gòu)能良好運(yùn)轉(zhuǎn)，使用具一致性方法來進(jìn)行配置、排序、故障管理和均流的器件會有所幫助。并不是所有的供應(yīng)商都提供一致的機(jī)制，因此，下面列出了您應(yīng)該查看的一些目項。

這些項目會起到以下作用：

● 共享時鐘，這樣，所有器件采用同一內(nèi)部時鐘速率來運(yùn)行

● 同步機(jī)制，因此，所有器件有相同的時間零點(diǎn)

● 共享故障機(jī)制，所有部件都可知什么時候出現(xiàn)了故障

● 共享啟動/運(yùn)行/復(fù)位機(jī)制，所有部件一起啟動

● 對均流的一致方法

● 共享報警引腳，這樣，PMBus主機(jī)知道電源軌什么時候出現(xiàn)了故障

● 共享PMBus，這樣，PMBus主機(jī)能夠控制所有電源軌

● 一個配置工具，因而可在一個顯示界面下管理所有的電源軌

PMBus規(guī)范不滿足列出的前5個項目和最后一個項目，因此，沒有事實上的標(biāo)準(zhǔn)。這意味著，在混合并匹配來自不同供應(yīng)商的器件時，您需要更為仔細(xì)謹(jǐn)慎。實際上，很多時候您甚至無法混合并匹配來自同一供應(yīng)商的器件，因此，在調(diào)配大量資源之前，您需要將任何產(chǎn)品系列與這一列表對照。

注釋：有一條附加說明需要注意：如果您使用一個供應(yīng)商具備PMBus的POL，及同一供應(yīng)商的數(shù)字管理器，那么就很容易集成來自任何供應(yīng)商的POL。數(shù)字管理器支持您通過一個反饋引腳來膠合任何東西。因此，您永遠(yuǎn)不會陷入困境。出于這一原因，從長遠(yuǎn)的角度看，如果您采用一家供應(yīng)商具備PMBus的POL，最好從一開始就使用他們良好的數(shù)字管理器系列。

結(jié)論

我提供兩種常見的設(shè)計選擇，一個是增加了PMBus的POL，另一個則是可以處理多個POL的數(shù)字管理器。在規(guī)模較大的系統(tǒng)中，這些基本設(shè)計可以被混合起來。其代價涉及到功能的自然劃分，例如：具備PMBus的POL對縫隙細(xì)分領(lǐng)域可得到優(yōu)化，而且性能會非常高，但數(shù)字管理器則可達(dá)到很高的靈活性。

由于總成本取決于它們所使用的POL，因此，這種靈活性未必會影響到成本。采用其中之一的設(shè)計或者混合設(shè)計來開發(fā)的系統(tǒng)受益于有關(guān)同步和故障的一致性策略，而這些故障是PMBus本身涉及不到的。良好的數(shù)字管理器可支持不同供應(yīng)商的部件的混合。

概要：

● 具備PMBus的POL、數(shù)字管理器和傳統(tǒng)的POL是系統(tǒng)構(gòu)件

● 一致的機(jī)制簡化了集成，特別是排序和故障邏輯

● 良好的數(shù)字管理器允許集成任何POL(包括LDO)