利用數字電源系統管理降低數據中心的功耗

LTC3880/-1可編程控制參數包括輸出電壓、裕度調節、電流限值、輸入和輸出監控限值、上電排序和跟蹤、開(kāi)關(guān)頻率、識別及可追溯性數據。片內精準數據轉換器和EEPROM允許收集穩壓器配置設定值和遙測變量值，包括輸入和輸出電壓及電流、占空比、溫度以及故障記錄，并對這些設定值和變量進(jìn)行非易失性存儲。下面的表1羅列了可采用LTC3880/-1 進(jìn)行編程的一些參數、其高分辨率、遙測回讀能力和替代解決方案。

表1：某些LTC3880/-1 可編程參數以及遙測回讀能力和準確度

LTC3880/-1的配置可以很容易地通過(guò)器件的I2C串行接口保存到內部EEPROM中。由于配置存儲在芯片上，所以該控制器可以自主上電，而不會(huì )增加主處理器的負擔。輸出電壓、開(kāi)關(guān)頻率、相位和器件地址的缺省設置可以選擇通過(guò)外部電阻分壓器進(jìn)行配置。多種設計可以非常容易地在固件中校準和配置，以為一系列應用優(yōu)化單個(gè)硬件設計。

模擬控制環(huán)路

LTC3880/-1是一款適合眾多功能(例如：輸出電壓、電流限制設定點(diǎn)和排序等等)的數字式可編程DC/DC控制器，但它具有一個(gè)旨在實(shí)現最佳環(huán)路穩定性和瞬態(tài)響應的模擬反饋控制環(huán)路，而沒(méi)有數字控制環(huán)路的量化效應。

圖2示出了采用模擬反饋控制環(huán)路和數字反饋控制環(huán)路時(shí)，控制器IC內部不同的斜坡曲線(xiàn)。模擬環(huán)路具有一個(gè)平滑的斜坡，而數字環(huán)路則類(lèi)似于一個(gè)階躍函數——這會(huì )引起穩定性問(wèn)題、減緩瞬態(tài)響應速度、并在某些應用中導致需要增加輸出電容，而且，數字環(huán)路的量化效應將造成輸出紋波增大。

圖2：LTC3880 的模擬控制環(huán)路與數字控制環(huán)路的比較

LTC3880 的模擬控制環(huán)路的優(yōu)點(diǎn)之一是它能夠采用比數字控制環(huán)路替代方案小50% 的輸出電容，而且穩定性更佳(實(shí)現穩定所需的時(shí)間較短)。此外，數字控制瞬態(tài)響應在穩定之前還會(huì )出現振蕩，這是由于量化效應及其ADC 分辨率的局限性所造成的。圖3示出模擬控制環(huán)路與數字控制環(huán)路的瞬態(tài)響應之比較。

圖3：25A 階躍時(shí)模擬控制環(huán)路與數字控制環(huán)路的瞬態(tài)響應比較(對于一個(gè)工作頻率為400kHz 的12VIN至1.2VOUT DC/DC 轉換器)

此外，因ADC、數字補償器和數字PWM 而產(chǎn)生的數字控制環(huán)路量化效應還將給輸出紋波增加額外的電壓(取決于A(yíng)DC 的分辨率和環(huán)路設計)。與此相反，模擬控制環(huán)路則不存在這種額外的輸出紋波電壓。

編程LTpowerPlay軟件和GUI

LTC3880 得到了具有易用型圖形用戶(hù)界面(GUI)的LTpowerPlay軟件開(kāi)發(fā)系統的支持。圖4中給出的GUI截屏圖示出了多項功能的控制方法，例如：輸出電壓、保護限值、接通/關(guān)斷斜坡以及少量的波形(包括多個(gè)電源軌的排序及遙測曲線(xiàn))。這款強大的GUI 軟件可從凌力爾特公司的網(wǎng)站免費下載，并能與其他的凌力爾特轉換器和監控器件配合工作，以輕松快捷地開(kāi)發(fā)多電壓軌系統。

圖4：LTpowerPlay的GUI截屏圖

結論

數字電源的主要優(yōu)點(diǎn)之一是具備預知電源系統故障并啟動(dòng)保護性措施的潛力，這得益于實(shí)時(shí)遙測數據的提供。也許最重要的一點(diǎn)是：具有數字管理功能的DC/DC 轉換器將使得設計人員能夠開(kāi)發(fā)出“綠色”電源系統，此類(lèi)電源系統可滿(mǎn)足目標性能、且能夠通過(guò)重新編排工作流程并將某些任務(wù)轉移至那些工作量不足的服務(wù)器(從而可將其他的服務(wù)器關(guān)斷)來(lái)確定何時(shí)降低總功耗。由于在負載點(diǎn)、電路板、支架、甚至安裝級上的能源使用量極少，因而有助于降低基礎設施成本以及產(chǎn)品生命周期中的總擁有成本。

數字電源系統管理的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠減低設計成本和加快產(chǎn)品的上市速度。通過(guò)采用一種具直觀(guān)的GUI集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以高效地開(kāi)發(fā)復雜的多軌系統。此類(lèi)系統還通過(guò)利用GUI(而不是焊接裝配)進(jìn)行調整而簡(jiǎn)化了在線(xiàn)測試(ICT)和電路板調試。

關(guān)于數字電源的定義及其優(yōu)點(diǎn)，如今的情況變得讓人迷惑不解。因此，數字電源的潛在用戶(hù)有必要就其希望實(shí)現的目標以及數字電源系統管理的優(yōu)點(diǎn)是否適合其產(chǎn)品和客戶(hù)而做好調查。他們必需確定自己所選擇的公司擁有高性能的模擬器件、廣受歡迎且易于使用的軟件包、以及一支受過(guò)良好教育、愿意為客戶(hù)提供所需幫助的技術(shù)支持隊伍。幸運的是，這樣的公司是存在的.