有關(guān)數(shù)字電源管理技術(shù)方案

新一代集成電路需要3.3V，1.8V甚至更低的電源電壓，單個(gè)器件需要多路電壓供電，而且電流的需求很大，電壓也必須以正確的時(shí)序加到器件上。為這些器件供電的電壓必須在電路板上(最好在距離這些器件近的地方)產(chǎn)生，以使壓降最小和電壓穩(wěn)定。高性能的DC/DC轉(zhuǎn)換器適用于寬范圍輸入，既可作為隔離式電源，也可作為非隔離負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器。因此，大多數(shù)板載電源系統(tǒng)已經(jīng)采用DC/DC轉(zhuǎn)換模塊作為供電主體。但是，若缺少了電源管理電路，則無法構(gòu)建一個(gè)完整、健全的電源系統(tǒng)。電源管理的內(nèi)容包括：電源系統(tǒng)監(jiān)控、定序和跟蹤、監(jiān)視和失效保護(hù)。電源管理器件在輸入端處理共模抑制、起動(dòng)限制、起動(dòng)和關(guān)閉的控制，甚至功率因數(shù)校正等功能。配置在輸出端的電源管理器件控制啟動(dòng)定序和輸出電壓調(diào)節(jié)，并為過欠壓、過流情況提供相應(yīng)的失效保圖1電源管理器件在隔離型AC/DC電源系統(tǒng)中的應(yīng)用護(hù)。所有相關(guān)功能電路均要求與主電路隔離。

圖1所示為在隔離型AC/DC變換器中電源管理器件的主要應(yīng)用

專用的數(shù)字電源管理器件比通常采用的模擬電路或微控制器、可編程邏輯器件等方法在成本、開發(fā)周期和可靠性方面具有較大優(yōu)勢。新一代的數(shù)字電源管理器件內(nèi)部集成了能夠滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控需求的快速ADC，使它能比通用微控制器的片外ADC更快地反映失效。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過I2C或PMBus總線傳輸給電源主控制器，用以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的調(diào)壓設(shè)置、故障保護(hù)等功能。內(nèi)部的時(shí)鐘可實(shí)現(xiàn)故障記錄。對于多路輸出的電源系統(tǒng)，數(shù)字電源主控制器實(shí)時(shí)地通過總線接口從各輸出端的管理器件內(nèi)讀出各路輸出的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了電源系統(tǒng)的全面監(jiān)視。一旦軟件設(shè)計(jì)通過，相同的源文件和配置文件可以用于該設(shè)計(jì)的所有產(chǎn)品，性能在單元之間是一致的，而模擬電路則會(huì)因元件本身差異導(dǎo)致性能不一。

傳統(tǒng)的，依靠模擬電路實(shí)現(xiàn)電源管理，通過放大器、比較器和RC時(shí)間延遲來設(shè)置各個(gè)參量的電源系統(tǒng)管理電路已經(jīng)比不上數(shù)字化電源管理器件的優(yōu)越性。隨著設(shè)計(jì)的深入，元器件不再隨著參量的改變而改變，電路板也不再需要反復(fù)重新加工。采用專門的數(shù)字電源管理器件，允許通過配置軟件來設(shè)置工作參量。設(shè)計(jì)期間的更改可以很容易地通過軟件實(shí)現(xiàn)，不需作硬件的改變。配置軟件只要求設(shè)計(jì)人員調(diào)節(jié)少數(shù)參量，當(dāng)所有參數(shù)設(shè)置完畢后，可以通過I2C端口用編程下載線下載到數(shù)字電源管理器件中。圖2為典型的電源管理器件的內(nèi)部功能單元框圖。