混合信號IC──復(fù)雜電源管理組件的設(shè)計挑戰(zhàn)及解決方案

　　集中式監(jiān)測和時序控制

　　通常，系統(tǒng)中包含的電源數(shù)量越多，系統(tǒng)就越復(fù)雜，因此精密度限制也越嚴格。另外，在低壓狀態(tài)下，例如1.0V和0.9V，利用電阻來設(shè)定精確的閾值也變得很有挑戰(zhàn)性。ADM1066在最壞情況下允許輸入檢測器比較器的閾值被設(shè)定在1%范圍內(nèi)，而與電壓(低至0.6V)無關(guān)，并可工作在該組件允許的整個溫度范圍內(nèi)。這可以增加每個比較器的內(nèi)部突波濾波和遲滯。其邏輯輸入適用于啟動上電時序控制、關(guān)閉所有電源軌，或執(zhí)行其它功能。

　　比較器的信息被送入功能強大和靈活的狀態(tài)機核心，這些信息具有以下幾種用途。

　　時序控制：當(dāng)最近的使能電源的輸出電壓進入到窗口中時，時間延遲被觸發(fā)，以按照上電時序接通下一個電源軌?？赡苄枰哂卸嘀厣想娕c斷電時序，或具有差別較大的上電與斷電時序的復(fù)雜時序控制。

　　超時：如果已經(jīng)使能的電源軌沒有按照預(yù)期上電，可以執(zhí)行一套適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施(例如產(chǎn)生一個中斷訊號或關(guān)閉系統(tǒng))。相較之下，純模擬的解決方案只會讓系統(tǒng)簡單地掛在時序中的那一點上。

　　監(jiān)控：如果任一電源軌上的電壓超出了預(yù)設(shè)的窗口，可以根據(jù)產(chǎn)生故障的電源軌、故障類型和目前的工作模式，采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對措施。含有五路以上電源的系統(tǒng)通常都相當(dāng)昂貴，因此全面的故障保護是極為重要的。

　　即使系統(tǒng)中的最高電壓只有3V，仍然可以透過內(nèi)建電荷泵產(chǎn)生大約12V的閘極驅(qū)動電壓，允許輸出能夠直接驅(qū)動串聯(lián)的N信道FET。其它額外的輸出能夠使能或切斷DC/DC轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器，使輸出內(nèi)部上拉至其中一個輸入電壓或內(nèi)建的穩(wěn)壓電壓。輸出也可以被指定為開漏輸出。輸出可以作為狀態(tài)訊號，如電源良好或上電重置。如果需要的話，狀態(tài)LED可以直接由輸出來驅(qū)動。

　　電源調(diào)整

　　除了能夠監(jiān)控多任務(wù)電壓軌并提供復(fù)雜的時序控制解決方案之外，整合電源管理組件還可以用于暫時或永久調(diào)整某些電壓軌電壓。透過調(diào)節(jié)組件上調(diào)整節(jié)點或反饋節(jié)點上的電壓，可以改變DC/DC轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器的電壓輸出。組件中的DAC，可以直接控制調(diào)整/反饋節(jié)點。為了實現(xiàn)最大的效率，這些DAC不會在地與最大電壓間工作，而是會以標(biāo)稱的調(diào)整/反饋電平為中心點，在一個相當(dāng)窄的窗口中工作。如ADI的ADM1066包含一個用來測量電源電壓的12位ADC，以實現(xiàn)死循環(huán)電源電壓調(diào)節(jié)方案。它可以調(diào)整DAC來校準(zhǔn)電壓輸出，使其盡可能接近目標(biāo)電壓。這個死循環(huán)方案提供了一個非常精確的電源調(diào)節(jié)方法，如圖6所示。

　　圖6：ADI公司用于八路電源系統(tǒng)的集中式時序控制與監(jiān)控解決方案。

　　這種電源調(diào)節(jié)方案有兩個主要應(yīng)用。首先是電源容限的概念，也就是說，當(dāng)電源處于規(guī)定的設(shè)備電源電壓范圍邊界時，測試系統(tǒng)對電源做出的反應(yīng)。數(shù)據(jù)通訊、電信、移動電話基礎(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器和儲存局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等制造商在將其系統(tǒng)提供給終端客戶之前，必須進行嚴格的容限測試。

　　電源調(diào)節(jié)方案的第二個應(yīng)用是補償系統(tǒng)電源波動，包括溫度改變引起的短期波動以及組件老化引起的長期波動。ADC及DAC回路可被周期性地啟動(例如每10s、30s或60s)，再加上軟件校準(zhǔn)回路，就可以使電壓保持在其應(yīng)有的范圍內(nèi)。