降低可編程電源系統設計風(fēng)險的方式

　?。?）PPS控制器 IC能夠顯著(zhù)降低系統電源的元件數量，同時(shí)極大地擴展可控性。與基于模擬 PWM控制器的電源管理芯片相比，它能夠將設計電源時(shí)的插件板上無(wú)源器件數量減少至少 50%,甚至達80%,同時(shí)無(wú)需獨立排序和電源管理IC.

　?。?）基于 PPS控制器 IC的設計可降低整個(gè) FET驅動(dòng)器和系統管理集成的板面空間，并減少無(wú)源元件的數量。

　?。?）PPS控制器 IC的電源設計自適應方式使得可編程電源基本上不受無(wú)源元件隨時(shí)間和溫度偏移的干擾，這樣就降低了電源設計對無(wú)源元件容差的敏感性，降低或者消除了組合面板的拷機需求。

　?。?）PPS 控制器 IC的自動(dòng)設計軟件能夠讓系統設計師利用簡(jiǎn)單而熟悉的基于 GUI的設計工具來(lái)快速設計完整功能的電源，而無(wú)需花費時(shí)間去學(xué)習錯綜復雜的數字PWM控制或電源管理，也無(wú)需進(jìn)行復雜卻易于出錯的元件值計算（盡管工具能夠讓設計師隨心所欲地進(jìn)行眾多的詳細設計）。自動(dòng)工具會(huì )即時(shí)創(chuàng )建 BOM.

　?。?）PPS控制器 IC的高集成度能夠讓設計師采用與FPGA相似的方式增添簡(jiǎn)單參數編程并重新配置所需的更為復雜的電源性能（電源排序、延時(shí)、勻變、電流限制以及電源電壓調整），而無(wú)需更改電源的硬件設計。

　?。?）PPS控制器 IC中的獨立可編程軟啟動(dòng)和軟停機電源參數降低了關(guān)鍵系統元件的開(kāi)通/關(guān)斷應力。例如，當系統經(jīng)由低等效串聯(lián)電阻（ESR）啟動(dòng)時(shí)，不帶電的電源濾波器電容器會(huì )消耗數百安培的電流。軟啟動(dòng)電源會(huì )限制這些電流浪涌并且降低電纜、連接器和電容器本身承受的高電流應力。軟關(guān)機能力可確保系統斷路時(shí)，這些電容器充分放電。

　?。?）在整個(gè)編程過(guò)程中，PPS控制器 IC的可編程再配置性能夠將最終的規范轉換為新型的復雜系統元件（FPGA、微型控制器、針對應用程序的處理器）的電源要求，而無(wú)需對最終的面板等級、硬件設計進(jìn)行改動(dòng)。

　?。?）在整個(gè)器件的重新編程過(guò)程中，PPS控制器 IC的可編程再配置性能夠實(shí)現復雜系統元件（FPGA、微型控制器、針對應用裝置改編程序的處理器）的獨特而復雜的加電和斷電排序要求，而無(wú)需重新設計復雜的面板等級。

　?。?0）PPS控制器 IC的可編程再配置性可以方便地滿(mǎn)足不斷變化的核心電源要求-例如有可能需要將FPGA更改為下一代 -只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置編程變更，而無(wú)需進(jìn)行面板級設計更改或元件級BOM修正。

　?。?1）PPS控制器 IC的可編程再配置性只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程更改，便可方便地更改 I/O電源要求（例如有可能需要從 DDR更改為DDR2、低電源/低電壓DDR2或DDR3 SDRAM）。

　?。?2）PPS控制器 IC配置參數的直接數字控制能夠讓系統主機、主電源或者輔助處理器來(lái)優(yōu)化主系統元件的運行速度，只需稍稍改變系統中多個(gè)復雜邏輯器件的核心電源電壓即可。

　?。?3）PPS控制器 IC的直接數字控制能夠讓系統主機、主電源或者輔助處理器管理工作電源級別以及由可編程斷電空轉系統元件或者系統的整個(gè)扇區所產(chǎn)生的熱量。

　?。?4）PPS控制器 IC的直接數字控制通過(guò)對受影響的系統電源進(jìn)行排序，或者切斷失效且不重要的系統，從而讓系統主機、主電源或者輔助處理器自動(dòng)管理插件板上與電源有關(guān)的假信號或者故障。

　?。?5）PPS控制器 IC的直接數字控制提供了一條通信路徑，能夠遠程修正或者更新所有電源電壓和加電/斷電順序，在系統就位后不會(huì )出現召回產(chǎn)品、服務(wù)請求或者上門(mén)服務(wù)，這降低了系統的TCO（總擁有成本）。

　?。?6）由于對關(guān)鍵系統元件進(jìn)行了微縮或者更新為下一代版本，因此可編程再配置性能夠輕松地滿(mǎn)足電源要求的變化。

　?。?7）可編程再配置性可輕松地滿(mǎn)足由于海量外圍存儲器和數字 LCD、LED或等離子顯示板等外接器件不斷變化的接口信號標準而導致的系統電源要求的變化。

　　PPS控制器 IC中實(shí)現的具體功能：

　　為了確保您能夠選擇一款具有低風(fēng)險降低優(yōu)勢的 PPS控制器 IC,可參照下列具體的特征：

　?。?）充足數量的頻道通道，以滿(mǎn)足系統需求，以便 PPS控制器 IC能夠完成整個(gè)工作；

　?。?）每個(gè)通道電壓輸出和過(guò)電流設置值均可編程；

　?。?）每個(gè)通道停機能力可編程，以執行各種節電方案；

　?。?）即便系統關(guān)機或者處于休眠模式，仍保持需要接收電源的系統區段的線(xiàn)性穩壓器帶電；

　?。?）直觀(guān)易用的設計和配置軟件；

　?。?）對元件隨時(shí)間和溫度出現的偏移不敏感；

　?。?）采用芯片內 PROM的內置自動(dòng)自配置；

　?。?）對關(guān)鍵參數的簡(jiǎn)單數字化外部控制，從通道電源電壓開(kāi)始；

　?。?）可方便地通過(guò)外部主機處理器讀取控制器狀態(tài)；

　?。?0）完全集成的過(guò)電壓保護、欠電壓閉鎖和過(guò)電流保護；

　?。?1）自動(dòng)電壓饋送勻變定時(shí)和排序；

　?。?2）可編程復位定時(shí)，電源良好，啟用門(mén)控和延時(shí)。

　　恰如其分的 PPS控制器 IC

　　圖2所示為 PPS控制器 IC的簡(jiǎn)化框圖，它擁有所有優(yōu)點(diǎn)并且滿(mǎn)足上述所有準則。圖形所示為 Exar XRP7714和 XRP7740、兩針兼容 PPS控制器 IC的方框圖。

圖2, XRP7714/7740 PPS控制器方框圖

XRP7714和 XRP7740 PPS控制器 IC結合了執行5輸出 PPS所需的所有功能。芯片含四個(gè)可編程開(kāi)關(guān)電壓控制器以及集成的 FET驅動(dòng)器，可驅動(dòng)大電源和小電源 MOSFET,以每通道2A~20A的電流生成開(kāi)關(guān)電源，XRP7740擁有更大電源的門(mén)驅動(dòng)器。大電源MOSFET和幾個(gè)額外的無(wú)源器件便是在四種不同的可編程電源電壓下執行四個(gè)高電流開(kāi)關(guān)電源操作所需的一切。XRP7714和 XRP7740也包含了一個(gè)可配置的線(xiàn)性100mA低壓差線(xiàn)性（LDO）穩壓器，可提供第五種系統電源電壓（3.3或5V）?？墒褂每膳渲肔DO穩壓器作為必須保持加電的系統元件的保持電源，系統其余部分斷電。

　　除了可編程電源電壓之外，XRP7714和XRP7740還可以控制電壓供給的加電和斷電特征。它可獨立控制四個(gè)電壓通道中每一個(gè)通道的勻變速度，并且可以控制電源電壓之間的相對定時(shí)。最后一個(gè)特征能夠讓系統設計師依照FPGA、介質(zhì)處理器、ASIC、SoC和ASSP等眾多復雜邏輯IC的要求創(chuàng )建更高級的電源電壓。

　　XRP7714和XRP7740也合并有多個(gè)系統管理功能，這些功能與電源有關(guān)，包括欠電壓和電源良好監控、超溫運行及故障處理。所有系統監視器均可配置，并且可以經(jīng)由芯片的 I2C接口，由主機處理器對其狀態(tài)進(jìn)行查詢(xún)。

　　兩個(gè)器件的配置在一個(gè)名為 PowerArchitectTM的基于 PC的軟件程序中進(jìn)行。圖3所示為 PowerArchitectTM監視屏的屏幕抓圖。該屏幕抓圖顯示了四個(gè)高電流開(kāi)關(guān)輸出以及電流限制和勻變定時(shí)參數的輸出電壓設置值（可依照輸出電壓配置為 50mV或 100mV）。

圖3,針對 XRP7714配置的 PowerArchitectTM屏幕截圖。

　　輸入到 PowerArchitectTM中的配置數據起兩個(gè)重要作用。首先，它驅動(dòng)嵌入到Digital Power Studio中的自動(dòng) BOM生成器來(lái)創(chuàng )建制造PPS所需的完整元件清單，該清單包括部件號和廠(chǎng)商建議。其次，配置參數確定了 XRP7714和 XRP7740中配置寄存器中的配置設定值?？山?jīng)由芯片的 I2C輸入，從芯片內 PROM或者從外部信源對這些配置寄存器進(jìn)行初始化。

　　結論

　　Exar的可編程 XRP7714和 XRP7740 PPS控制器 IC構成了 PPS的核心，它可以處理系統電源電壓所造成的眾多不確定性，而無(wú)需對硬件設計進(jìn)行后期修正。還可以有效地處理在產(chǎn)品制造出廠(chǎng)后突然出現的眾多與電源相關(guān)的問(wèn)題，只需下載代碼即可。采用 PPS控制器 IC來(lái)創(chuàng )建可編程電源的優(yōu)勢類(lèi)似于在現場(chǎng)采用系統電源而不是邏輯對處理器固件進(jìn)行升級。這些優(yōu)勢有助于在未來(lái)對系統設計進(jìn)行升級。Exar的 PowerXR產(chǎn)品系列包括 XRP7714、XRP7740和XRP7724,使得 PPS的設計方便、簡(jiǎn)單、快捷、靈活。