結合數字電源和模擬控制環(huán)路實(shí)現高精度電源管理

PMBus功能包括可設置特定的電源管理參數，包括：

（1) 輸出電壓和電壓裕度；

（2) 基于電感器溫度的溫度補償電流限制門(mén)限；

（3) 開(kāi)關(guān)頻率；

（4) 過(guò)壓和欠壓高速監察器門(mén)限；

（5) 輸出電壓接通/斷開(kāi)時(shí)間延遲；

（6) 輸出電壓上升/下降時(shí)間；

（7) 輸入電壓接通/斷開(kāi)門(mén)限；

（8) 輸出軌接通/斷開(kāi)；

（9) 輸出電壓軌高裕度/低裕度；

（10) 響應內部/外部故障；

（11) 故障傳播；

此外，PMBus功能允許監視電源的運行，包括：

（1) 輸出/輸入電壓

（2) 輸出/輸入電流

（3) 內部芯片溫度

（4) 外部電感器溫度

（5) 器件狀態(tài)

（6) 故障狀態(tài)

（7) 系統狀態(tài)

（8) 峰值輸出電流

（9) 峰值輸出電壓

（10) 峰值內部/外部溫度

（11) 故障記錄狀態(tài)

組成一個(gè)多軌系統

大型多軌電源電路板一般由一個(gè)隔離式中間總線(xiàn)轉換器組成，將來(lái)自背板的48V、24V或其他相對較高的電壓轉換成較低的中間總線(xiàn)電壓 (IBV)，一般為12V，該中間總線(xiàn)電壓被分配到PC板卡各處。

單獨的負載點(diǎn)(POL) DC-DC轉換器將IBV降至所需的軌電壓，軌電壓通常在0.5V~5V范圍，同時(shí)輸出電流范圍為0.5A ~120A。圖5顯示，怎樣用各種不同的凌力爾特控制器和DC/DC 轉換器PMBus器件控制一個(gè)多軌系統。負載點(diǎn)DC/DC轉換器可以是自含式模塊、單片器件，或者由DC/DC控制器IC以及有關(guān)的電感器、電容器和MOSFET組成解決方案。這些軌通常對排序、電壓準確度、過(guò)流和過(guò)壓限制、裕度調節以及監察有嚴格的要求。

圖 5：用來(lái)控制 15 個(gè)或更多軌的 LTpowerPlay 和 PMBus。

電源管理的復雜性越來(lái)越高。具有超過(guò)30個(gè)軌的電路板并非不常見(jiàn)。這類(lèi)電路板上組件排列已經(jīng)相當密集，因此所增加的數字電源系統管理電路必須占用最少的電路板空間和外部引腳。該系統必須非常容易由用戶(hù)或系統主處理器進(jìn)行修改。LTC3880可與凌力爾特其他PMBus 監察器、伴隨IC以及凌力爾特穩壓器無(wú)縫配合，以實(shí)現復雜電路板的最佳控制。這些系統在初始配置完成后自主工作，或與主處理器通信，以獲取命令、實(shí)現控制并報告遙測數據。

凌力爾特PMBus控制器 (如LTC3880) 以及伴隨IC (如LTC2978) 使得為任何數量的電源設定加電和斷電排序都非常容易。利用基于時(shí)間的算法，用戶(hù)能以任何順序和簡(jiǎn)單的可編程延遲動(dòng)態(tài)地對軌的接通和斷開(kāi)排序。利用單線(xiàn)SHARE_CLK總線(xiàn)以及一個(gè)或多個(gè)雙向通用IO(/GPIO)引腳，也可以跨多個(gè)芯片排序。這極大地簡(jiǎn)化了系統設計，因為多個(gè)軌能以任何順序排序。還可以在以后增加額外的PMBus芯片，而不必擔心系統限制，例如連接器引腳數量有限等。PMBus支持多個(gè)地址，從而在同一條I2C總線(xiàn)上允許連接超過(guò)100個(gè)獨特的器件。

軌接通的排序可以由響應各種條件而觸發(fā)。例如，當中間總線(xiàn)電壓超過(guò)所設定的門(mén)限 (VIN(ON)) 時(shí)，LTC3880和LTC2978可以自動(dòng)排序?；蛘?，軌接通排序可以由響應RUN/CONTROL引腳的上升沿而啟動(dòng)。軌接通排序還可以由PMBus命令啟動(dòng)。

凌力爾特PMBus伴隨IC的故障引腳可以共享LTC3880上的/GPIO引腳，以控制軌之間的故障響應相關(guān)性。例如，可以對系統進(jìn)行配置，以使一個(gè)軌上的故障可以啟動(dòng)任何數量軌的停機。如果將故障響應配置為“立即斷開(kāi)、不進(jìn)行重試”，而且發(fā)生了一個(gè)故障，那么主處理器就必須采取行動(dòng)，以使這些軌重啟?；蛘?，如果故障響應被設定為“立即斷開(kāi)、無(wú)限重試”，而且發(fā)生了一個(gè)故障，那么斷開(kāi)的軌就嘗試以用戶(hù)可編程的延遲和打嗝模式自主加電。故障響應還可以設定為“忽略不計”，在這種情況下響應故障時(shí)，/ALERT引腳被拉低，以提醒主處理器出現了問(wèn)題，但是電源繼續給負載供電。/GPIO引腳還可以配置為電源良好狀態(tài)引腳，或配置為快速UV比較器輸出，以實(shí)現基于事件的排序。

LTpowerPlay開(kāi)發(fā)系統

基于PC的LTpowerPlay軟件開(kāi)發(fā)系統全面支持LTC3880的控制功能，這允許設計師實(shí)時(shí)修改所有凌力爾特PMBus產(chǎn)品的配置值，而無(wú)需手動(dòng)給電路板更換連接線(xiàn)。圖6顯示了工作中的LTpowerPlay，它控制了多個(gè)器件的多種功能，例如輸出電壓、保護限制和接通/斷開(kāi)斜坡。其中還顯示了一些波形，包括多個(gè)軌的排序和遙測圖。引起問(wèn)題的軌用紅色顯示，任何受到影響的軌都用黃色表示，以此指示故障情況。

圖 6：復雜的多軌電源系統得到了簡(jiǎn)化。LTpowerPlay 使你能隨時(shí)實(shí)現全面的電源控制。

LTpowerPlay是免費提供的，可從凌力爾特官方網(wǎng)站上下載。LTpowerPlay可與凌力爾特其他控制器和伴隨IC配合使用，能快速和容易地配置多軌電源系統。

結論

LTC3880 / LTC3880-1結合了同類(lèi)最佳的模擬開(kāi)關(guān)穩壓器、精確的數據轉換和靈活的數字接口，可實(shí)現無(wú)與倫比的高性能。多個(gè)LTC3880可以與凌力爾特其他產(chǎn)品一起使用，以組成優(yōu)化的多軌數字電源系統。易于使用的LTpowerPlay軟件開(kāi)發(fā)系統支持所有凌力爾特的PMBus產(chǎn)品。

對模擬電源的數字控制使設計師能讓系統快速進(jìn)入正常工作狀態(tài)，為監視、控制和調節電源電壓、限制和排序提供了一條非常容易的途徑。使用幾條標準PMBus命令，就可以非常容易地進(jìn)行生產(chǎn)裕度測試。調試也得到了簡(jiǎn)化，因為可以通過(guò)該總線(xiàn)傳遞軌狀態(tài)信息。

電源系統數據可以發(fā)送回OEM，以提供有關(guān)電源是否正常以及能耗的信息。如果電路板被返回，那么可以讀出故障記錄，以確定發(fā)生了什么故障、電路板溫度和故障時(shí)間以及導致該故障的歷史數據。這些數據可用來(lái)快速確定故障的根本原因，系統是否工作在規定的工作限制之外，或用來(lái)改善未來(lái)產(chǎn)品的設計。功耗數據可用來(lái)實(shí)時(shí)降低總體功耗。

客戶(hù)需要越來(lái)越復雜的電路板，在這一需求的驅動(dòng)下，數字電源成為一個(gè)快速增長(cháng)的領(lǐng)域。LTC3880和凌力爾特其他PMBus產(chǎn)品一起使用，可為高性能電源提供靈活的數字控制。電路板設計師現在擁有了簡(jiǎn)化流程、快速為市場(chǎng)提供同類(lèi)最佳性能的工具。