直流電源管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖6：充電泵IC通過(guò)利用開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)對(duì)兩個(gè)或更多的電容進(jìn)行充放電來(lái)提供DC/DC電壓轉(zhuǎn)換功能。C1電容對(duì)C2電容反復(fù)充電，C2保持電荷并對(duì)輸出電壓濾波。

數(shù)字電源控制

數(shù)字電源控制使得控制、監(jiān)視和維護(hù)電源管理子系統(tǒng)成為可能。這種控制可以用Power-One公司的Z-One技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以用電源和半導(dǎo)體公司聯(lián)盟開(kāi)發(fā)的電源管理總線(xiàn)(PMBus)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)現(xiàn)。Z-One系統(tǒng)允許單個(gè)數(shù)字電源管理器集中控制分布式負(fù)載點(diǎn)電源穩(wěn)壓器。

PMBus特性與Z-One技術(shù)類(lèi)似。它這是一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，定義了用于控制電源轉(zhuǎn)換器件的數(shù)字通信協(xié)議。PMBus允許工程師根據(jù)一套標(biāo)準(zhǔn)的命令集配置、監(jiān)視和維護(hù)電源轉(zhuǎn)換器。

設(shè)計(jì)工程師可以利用PMBus命令設(shè)置電源的工作參數(shù)、監(jiān)視電源運(yùn)行，并根據(jù)故障或工作告警執(zhí)行校正措施。設(shè)置電源輸出電壓的能力允許通過(guò)重新編程使相同硬件輸出不同的電壓值。PMBus系統(tǒng)的監(jiān)視和維護(hù)能力還進(jìn)一步增強(qiáng)了電源系統(tǒng)的可靠性和可用性。

在具體應(yīng)用時(shí)，PMBus協(xié)議還可以支持多電源的電源管理產(chǎn)品，并且OEM商能夠使用一套標(biāo)準(zhǔn)的命令集控制兼容的電源轉(zhuǎn)換器。

附電源管理術(shù)語(yǔ)

漂移：在固定線(xiàn)路電壓、負(fù)載和環(huán)境溫度下隨時(shí)間而改變的直流輸出電壓變化。

效率：在指定負(fù)載電流和標(biāo)稱(chēng)線(xiàn)路條件下輸出對(duì)輸入功率的比值(百分比)(POUT/PIN)。

保持時(shí)間：在輸入電源丟失的情況下電源輸出電壓值保持在規(guī)定范圍內(nèi)的時(shí)間。

浪涌電流：在功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)電源輸出的峰值瞬時(shí)輸入電流。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了電源的安全要求和允許的電磁干擾等級(jí)。

隔離度：電源輸入和輸出端的電氣隔離，單位伏；非隔離電源在輸入和輸出之間有一直流通路，而隔離式電源采用變壓器消除了輸入與輸出之間的直流路徑。

線(xiàn)性調(diào)整率：由于交流輸入電壓變化而引起的直流輸出電壓變化值，單位±m(xù)V或±%。

負(fù)載調(diào)整率：由于負(fù)載變化(從開(kāi)路到最大額定輸出電流)引起的直流輸出電壓變化值，單位±m(xù)V或±%。

余量：系統(tǒng)測(cè)試時(shí)可以臨時(shí)改變輸出電壓，該值規(guī)定了偏離標(biāo)稱(chēng)值的百分比數(shù)。

噪聲：電源輸出可能包含了由于寄生電容充放電引起的短暫高頻脈沖；這種噪聲會(huì)影響電源總的瞬時(shí)輸出電壓，也可能耦合進(jìn)鄰近電路，特別是模擬電路。

過(guò)流：這種故障模式會(huì)引起大于規(guī)定值的負(fù)載電流；過(guò)流受限于電源內(nèi)阻和最大電流能力；它會(huì)損壞電源。

過(guò)溫：溫度超過(guò)了電源的規(guī)定極限值；這種情況必須加保護(hù)措施，否則會(huì)造成電源故障；許多電源包含過(guò)溫保護(hù)電路，當(dāng)溫度超過(guò)規(guī)定極限值時(shí)會(huì)關(guān)閉電源。

過(guò)壓：一種故障模式，此時(shí)輸出電壓超過(guò)了規(guī)定的直流門(mén)限；過(guò)高的電壓會(huì)破壞負(fù)載電路；為了減少這種風(fēng)險(xiǎn)，許多電源采取了過(guò)壓保護(hù)措施。

PARD(周期性和隨機(jī)偏差) ：在規(guī)定帶寬內(nèi)測(cè)到的所有紋波和噪聲分量總和，用峰峰值或rms值表示。

功率因數(shù)：交流電路中實(shí)際輸入功率(EI cos)與視在功率(Erms Irms)的比值，是cos函數(shù)值，用百分比或小數(shù)表示。

冗余度(N+1)：電源采用并聯(lián)方式，當(dāng)一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，其它電源能繼續(xù)向最大負(fù)載提供足夠的電流。

遙控開(kāi)/關(guān)：電源的內(nèi)部電壓檢測(cè)輸入端，可以旁路它的輸出，并直接連接到負(fù)載；檢測(cè)輸入端可校正在電源輸出和負(fù)載之間發(fā)生的任何電壓下降。

紋波：在電源直流輸出上疊加的由于開(kāi)關(guān)和濾波引起的交流頻率分量；通?？梢杂妙~外的輸出濾波電容減少紋波。

軟啟動(dòng)：在電源打開(kāi)時(shí)可降低浪涌電流。

跟蹤：控制兩個(gè)電源的輸出電壓，使它們?cè)诩与?、斷電和穩(wěn)態(tài)工作時(shí)相互影響，并不超過(guò)規(guī)定值。

瞬態(tài)響應(yīng)：電源對(duì)負(fù)載電流快速變化的響應(yīng)能力；響應(yīng)必須足夠快才能保證輸出電壓保持穩(wěn)定。

欠壓死鎖(UVLO)：當(dāng)輸入電壓上升并達(dá)到打開(kāi)門(mén)限時(shí)打開(kāi)電源，當(dāng)輸入電壓下降并低于關(guān)閉門(mén)限時(shí)切斷電源。