結(jié)合數(shù)字電源和模擬控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)高精度電源管理

PMBus功能包括可設(shè)置特定的電源管理參數(shù)，包括：

（1) 輸出電壓和電壓裕度；

（2) 基于電感器溫度的溫度補(bǔ)償電流限制門(mén)限；

（3) 開(kāi)關(guān)頻率；

（4) 過(guò)壓和欠壓高速監(jiān)察器門(mén)限；

（5) 輸出電壓接通/斷開(kāi)時(shí)間延遲；

（6) 輸出電壓上升/下降時(shí)間；

（7) 輸入電壓接通/斷開(kāi)門(mén)限；

（8) 輸出軌接通/斷開(kāi)；

（9) 輸出電壓軌高裕度/低裕度；

（10) 響應(yīng)內(nèi)部/外部故障；

（11) 故障傳播；

此外，PMBus功能允許監(jiān)視電源的運(yùn)行，包括：

（1) 輸出/輸入電壓

（2) 輸出/輸入電流

（3) 內(nèi)部芯片溫度

（4) 外部電感器溫度

（5) 器件狀態(tài)

（6) 故障狀態(tài)

（7) 系統(tǒng)狀態(tài)

（8) 峰值輸出電流

（9) 峰值輸出電壓

（10) 峰值內(nèi)部/外部溫度

（11) 故障記錄狀態(tài)

組成一個(gè)多軌系統(tǒng)

大型多軌電源電路板一般由一個(gè)隔離式中間總線轉(zhuǎn)換器組成，將來(lái)自背板的48V、24V或其他相對(duì)較高的電壓轉(zhuǎn)換成較低的中間總線電壓 (IBV)，一般為12V，該中間總線電壓被分配到PC板卡各處。

單獨(dú)的負(fù)載點(diǎn)(POL) DC-DC轉(zhuǎn)換器將IBV降至所需的軌電壓，軌電壓通常在0.5V~5V范圍，同時(shí)輸出電流范圍為0.5A ~120A。圖5顯示，怎樣用各種不同的凌力爾特控制器和DC/DC 轉(zhuǎn)換器PMBus器件控制一個(gè)多軌系統(tǒng)。負(fù)載點(diǎn)DC/DC轉(zhuǎn)換器可以是自含式模塊、單片器件，或者由DC/DC控制器IC以及有關(guān)的電感器、電容器和MOSFET組成解決方案。這些軌通常對(duì)排序、電壓準(zhǔn)確度、過(guò)流和過(guò)壓限制、裕度調(diào)節(jié)以及監(jiān)察有嚴(yán)格的要求。

圖 5：用來(lái)控制 15 個(gè)或更多軌的 LTpowerPlay 和 PMBus。

電源管理的復(fù)雜性越來(lái)越高。具有超過(guò)30個(gè)軌的電路板并非不常見(jiàn)。這類電路板上組件排列已經(jīng)相當(dāng)密集，因此所增加的數(shù)字電源系統(tǒng)管理電路必須占用最少的電路板空間和外部引腳。該系統(tǒng)必須非常容易由用戶或系統(tǒng)主處理器進(jìn)行修改。LTC3880可與凌力爾特其他PMBus 監(jiān)察器、伴隨IC以及凌力爾特穩(wěn)壓器無(wú)縫配合，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路板的最佳控制。這些系統(tǒng)在初始配置完成后自主工作，或與主處理器通信，以獲取命令、實(shí)現(xiàn)控制并報(bào)告遙測(cè)數(shù)據(jù)。

凌力爾特PMBus控制器 (如LTC3880) 以及伴隨IC (如LTC2978) 使得為任何數(shù)量的電源設(shè)定加電和斷電排序都非常容易。利用基于時(shí)間的算法，用戶能以任何順序和簡(jiǎn)單的可編程延遲動(dòng)態(tài)地對(duì)軌的接通和斷開(kāi)排序。利用單線SHARE_CLK總線以及一個(gè)或多個(gè)雙向通用IO(/GPIO)引腳，也可以跨多個(gè)芯片排序。這極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因?yàn)槎鄠€(gè)軌能以任何順序排序。還可以在以后增加額外的PMBus芯片，而不必?fù)?dān)心系統(tǒng)限制，例如連接器引腳數(shù)量有限等。PMBus支持多個(gè)地址，從而在同一條I2C總線上允許連接超過(guò)100個(gè)獨(dú)特的器件。

軌接通的排序可以由響應(yīng)各種條件而觸發(fā)。例如，當(dāng)中間總線電壓超過(guò)所設(shè)定的門(mén)限 (VIN(ON)) 時(shí)，LTC3880和LTC2978可以自動(dòng)排序?；蛘?，軌接通排序可以由響應(yīng)RUN/CONTROL引腳的上升沿而啟動(dòng)。軌接通排序還可以由PMBus命令啟動(dòng)。

凌力爾特PMBus伴隨IC的故障引腳可以共享LTC3880上的/GPIO引腳，以控制軌之間的故障響應(yīng)相關(guān)性。例如，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置，以使一個(gè)軌上的故障可以啟動(dòng)任何數(shù)量軌的停機(jī)。如果將故障響應(yīng)配置為“立即斷開(kāi)、不進(jìn)行重試”，而且發(fā)生了一個(gè)故障，那么主處理器就必須采取行動(dòng)，以使這些軌重啟?；蛘?，如果故障響應(yīng)被設(shè)定為“立即斷開(kāi)、無(wú)限重試”，而且發(fā)生了一個(gè)故障，那么斷開(kāi)的軌就嘗試以用戶可編程的延遲和打嗝模式自主加電。故障響應(yīng)還可以設(shè)定為“忽略不計(jì)”，在這種情況下響應(yīng)故障時(shí)，/ALERT引腳被拉低，以提醒主處理器出現(xiàn)了問(wèn)題，但是電源繼續(xù)給負(fù)載供電。/GPIO引腳還可以配置為電源良好狀態(tài)引腳，或配置為快速UV比較器輸出，以實(shí)現(xiàn)基于事件的排序。

LTpowerPlay開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

基于PC的LTpowerPlay軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)全面支持LTC3880的控制功能，這允許設(shè)計(jì)師實(shí)時(shí)修改所有凌力爾特PMBus產(chǎn)品的配置值，而無(wú)需手動(dòng)給電路板更換連接線。圖6顯示了工作中的LTpowerPlay，它控制了多個(gè)器件的多種功能，例如輸出電壓、保護(hù)限制和接通/斷開(kāi)斜坡。其中還顯示了一些波形，包括多個(gè)軌的排序和遙測(cè)圖。引起問(wèn)題的軌用紅色顯示，任何受到影響的軌都用黃色表示，以此指示故障情況。

圖 6：復(fù)雜的多軌電源系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)化。LTpowerPlay 使你能隨時(shí)實(shí)現(xiàn)全面的電源控制。

LTpowerPlay是免費(fèi)提供的，可從凌力爾特官方網(wǎng)站上下載。LTpowerPlay可與凌力爾特其他控制器和伴隨IC配合使用，能快速和容易地配置多軌電源系統(tǒng)。

結(jié)論

LTC3880 / LTC3880-1結(jié)合了同類最佳的模擬開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、精確的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和靈活的數(shù)字接口，可實(shí)現(xiàn)無(wú)與倫比的高性能。多個(gè)LTC3880可以與凌力爾特其他產(chǎn)品一起使用，以組成優(yōu)化的多軌數(shù)字電源系統(tǒng)。易于使用的LTpowerPlay軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)支持所有凌力爾特的PMBus產(chǎn)品。

對(duì)模擬電源的數(shù)字控制使設(shè)計(jì)師能讓系統(tǒng)快速進(jìn)入正常工作狀態(tài)，為監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)電源電壓、限制和排序提供了一條非常容易的途徑。使用幾條標(biāo)準(zhǔn)PMBus命令，就可以非常容易地進(jìn)行生產(chǎn)裕度測(cè)試。調(diào)試也得到了簡(jiǎn)化，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)該總線傳遞軌狀態(tài)信息。

電源系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以發(fā)送回OEM，以提供有關(guān)電源是否正常以及能耗的信息。如果電路板被返回，那么可以讀出故障記錄，以確定發(fā)生了什么故障、電路板溫度和故障時(shí)間以及導(dǎo)致該故障的歷史數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可用來(lái)快速確定故障的根本原因，系統(tǒng)是否工作在規(guī)定的工作限制之外，或用來(lái)改善未來(lái)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。功耗數(shù)據(jù)可用來(lái)實(shí)時(shí)降低總體功耗。

客戶需要越來(lái)越復(fù)雜的電路板，在這一需求的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)字電源成為一個(gè)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)域。LTC3880和凌力爾特其他PMBus產(chǎn)品一起使用，可為高性能電源提供靈活的數(shù)字控制。電路板設(shè)計(jì)師現(xiàn)在擁有了簡(jiǎn)化流程、快速為市場(chǎng)提供同類最佳性能的工具。