PoL變換器的數(shù)字控制(07-100)

　　數(shù)字電源控制有時稱為傳統(tǒng)模擬控制電源的管理和監(jiān)控，其定義與數(shù)字域中開關(guān)電源的反饋回路和PWM產(chǎn)生緊密相關(guān)。這也包括電源的監(jiān)控和管理。

　　數(shù)字電源控制的好處是靈活性、易于板開發(fā)。數(shù)字電源控制允許設(shè)計人員在最后幾分鐘改變配置而不改變硬件。帶GUI(圖形用戶接口)的控制器可快速編程。

　　另外的好處是精度和長期穩(wěn)定性良好。從精度振蕩器和電壓基準(zhǔn)獲得開關(guān)頻率和誤差電壓。由于數(shù)字補償回路具有低容差，隨時間質(zhì)量變化小的無源元件，所以，數(shù)字反饋回路帶寬可以擴(kuò)展到接近理論限值，從而得到好的瞬態(tài)響應(yīng)，降低對輸出電容器的要求。

　　PMBus

　　數(shù)字控制器具有一個PMBus接口，使數(shù)字控制器可以與主控制器共享信息。PMBus是電源變換器采用串行通信總線的通信標(biāo)準(zhǔn)。

　　盡早地告知失效，使得通信能增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性和可靠性，例如，在系統(tǒng)失效前，通信告知增高的功率級溫度，并采用相應(yīng)的措施。通信也使遠(yuǎn)程(通過Internet)系統(tǒng)正常監(jiān)控和參量更新成為可能。

　　模擬控制回路應(yīng)在最壞條件下是穩(wěn)定的。其負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)必須滿足最壞條件下的要求。假若負(fù)載減小，使降壓變換器從連續(xù)模式工作變化到非連續(xù)模式工作，其傳遞函數(shù)也會變化。模擬控制回路必須滿足兩種模式工作的傳遞函數(shù)。盡管這會犧牲對每個模式的最佳補償。數(shù)字控制器可以對不同的工作模式，在補償參量不同設(shè)置和施加最佳補償之間即刻轉(zhuǎn)換。這改變了任何給定負(fù)載下的瞬態(tài)響應(yīng)，并節(jié)省成本和輸出電容器的板占位空間。

　　數(shù)字電源控制器在單器件中實現(xiàn)通信、電源管理、風(fēng)扇控制和時序功能。在一個器件中集成這些功能，能增強(qiáng)可靠性(由于較少的元件數(shù))降低總系統(tǒng)成本。

　　片上或外部閃存可記錄系統(tǒng)狀態(tài)。采自誤差存儲器的信息，有助于系統(tǒng)設(shè)計人員檢測關(guān)鍵的系統(tǒng)狀態(tài)和實現(xiàn)變化。此信息也可確定失效原因。

　　像服務(wù)器、基站和媒體網(wǎng)關(guān)這類的應(yīng)用，需要多個電源電壓來供電DSP、FPGA、微處理器和基他多電源電壓軌器件。通常，電源結(jié)構(gòu)由中間總線變換器(IBC)構(gòu)成，IBC使48V或24V輸入電壓變?yōu)?.3V~12V范圍的中間總線電壓。此總線電壓經(jīng)PCB上的電源線分布。在PoL(負(fù)載點)，如DSP，PoL變換器變換IBC電壓為所需的PoL電壓，如1.2V芯核、1.8V  DDR存儲器和3.3V I/O電壓。

　　這樣的多軌電源電壓系統(tǒng)對輸出電壓精度(最新的高性能DSP要求±3%嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)整，包括瞬變)和動態(tài)電壓定標(biāo)(為了降低功耗，新式處理器采用依賴處理負(fù)載的動態(tài)電壓定標(biāo)，這意味著電源電壓根據(jù)應(yīng)用所需要的實際計算功率而變化)提出要求。

　　時序

　　時序條件需要遵從避免總線爭用。在設(shè)計期間，時序條件可以改變。DSP和其他處理器在電源上電達(dá)到穩(wěn)定條件后有電源電壓復(fù)位性能。另外，昂貴的處理器應(yīng)在過壓和欠壓條件下得到保護(hù)。處理器根據(jù)工作情況會引起快速負(fù)載電流變化。電源必須快速反應(yīng)這些變化，以保持輸出電壓穩(wěn)定。

　　某些處理板在電源電壓達(dá)到輸出電壓穩(wěn)定窗口的上限和下限限值時進(jìn)行測試，來確定系統(tǒng)可靠性和性能。除電壓和電流監(jiān)控外，很多系統(tǒng)需要告知系統(tǒng)的其他關(guān)鍵參量，如溫度和負(fù)載電流。