數字電源管理架構的探討

隨著(zhù)電源技術(shù)的發(fā)展，數字電源管理技術(shù)越來(lái)越多地應用于各類(lèi)系統中。當今的大多數系統除了主要的CPU、邏輯電路FPGA、DDR等數字芯片外，就只剩下電源管理芯片了，因此電源管理芯片的可控性和集成度就顯得極為重要了，數字電源管理正是順應了市場(chǎng)的這種需求。

數字電源管理的幾種主要架構

隨著(zhù)電源管理技術(shù)的發(fā)展，數字電源管理逐步成為業(yè)界公認的發(fā)展方向，I2C/SMBus物理接口成為通用的標準數字電源管理接口，PMBus協(xié)議也成為通用數字電源管理協(xié)議。但是在不同的應用階段和應用環(huán)境下，數字電源管理技術(shù)也衍化為幾種不同的系統架構。

使用集中式的數字電源管理IC+模擬電源產(chǎn)品， 這種架構多見(jiàn)于幾年前的設計。由于系統廠(chǎng)商對于電源監測和控制的需要，而數字控制式電源產(chǎn)品的相對稀缺，這種架構暫時(shí)可以滿(mǎn)足系統設計廠(chǎng)商的需求，從而被廣泛應用于各種高性能系統。這種架構的特點(diǎn)就是使用帶有電壓、電流采樣的專(zhuān)用數字IC，對每個(gè)分立式的模擬電源的輸入輸出電壓、電流等進(jìn)行采樣然后經(jīng)過(guò)系統分析進(jìn)行調節或者輸出到主控IC。這種架構我們可以稱(chēng)之為集中式數字電源管理架構(圖1)。這類(lèi)方案的代表作為L(cháng)inear Technology的LTC2978。

圖1，集中式數字電源管理架構。

單個(gè)電源管理IC集成多路電源軌，系統主控IC通過(guò)總線(xiàn)對各個(gè)電源軌進(jìn)行監控。這種系統架構也就是我們通常所說(shuō)的PMIC架構。這種架構多用于小維型系統，例如手持設備等。這種系統一般情況只需使用單個(gè)PMIC來(lái)管理整個(gè)系統。系統主控IC通過(guò)PMIC的I2C/SMBus接口直接管理各個(gè)電源軌，達到高效和高集成度的目的。這類(lèi)產(chǎn)品的代表作有Intersil公司的ISL9305H，這個(gè)產(chǎn)品在單個(gè)芯片中集成了兩路開(kāi)關(guān)穩壓器和兩路線(xiàn)性穩壓器，使用I2C的標準接口與主控IC進(jìn)行通信，達到高集成度和可控性的目的。

使用帶有I2C/SMBus接口的專(zhuān)用數字電源產(chǎn)品，系統主控IC通過(guò)總線(xiàn)對各個(gè)分立式電源軌進(jìn)行管理，這種架構的特點(diǎn)是使用通用的數字式電源管理產(chǎn)品，每個(gè)系統電源軌通過(guò)獨有的地址連接到系統總線(xiàn)上，主控IC通過(guò)地址對相應的電源軌進(jìn)行監測和控制。這類(lèi)產(chǎn)品的代表作有Intersil的Zilker Labs數字電源產(chǎn)品系列(圖2)。

圖2，分布式數字電源管理架構。