數字電源控制系統的應用實(shí)例

　　數字電源管理是指以數字方式從內部工作的外面控制和監視板上的電源，例如，控制多個(gè)電源導通和關(guān)斷的順序，同時(shí)確保每個(gè)器件都符合其電壓裕量規格。這些問(wèn)題對于確保需要多個(gè)電源用于其低壓內核和多電壓級I/O庫的DSP和FPGA這樣的器件的正常工作而言至關(guān)重要。

　　如今的數字電源管理系統通常采用由通過(guò)數字通信總線(xiàn)與中央控制器件通信的板上安裝電源(BMPS)組成的基本架構。BMPS可以是隔離的DC/DC電源模塊或者是非隔離的負載點(diǎn)(POL)變換器。中央控制器件也有多種形式，如專(zhuān)用的電源管理IC、微控制器或者FPGA中的空閑門(mén)。中央控制器件通常被稱(chēng)為“主控器”(master)或者“主機”(host)，而受控制的BMPS通常是指“從屬器件”(slave)。對于絕大多數系統而言，主機具有由單個(gè)系統板組成的控制域。在一些大型系統中，這種主機將與系統中其它位置的更高級別的控制器交互，或許甚至通過(guò)遠距離通信網(wǎng)絡(luò )與遠程設備進(jìn)行通信。圖2是單板電源系統的示例圖。

　　應用示例

　　隨著(zhù)板上電平數的增加，系統電源管理的復雜性也在相應地提高。對于電壓順序控制而言，必須針對正常的啟動(dòng)和關(guān)閉操作以及故障狀況對順序控制的先后順序、斜升時(shí)間和延遲進(jìn)行控制。所有這些都很容易通過(guò)數字管理來(lái)實(shí)現，并且不需要采用模擬控制和定時(shí)元器件。事件驅動(dòng)型順序控制也可以輕松進(jìn)行配置，例如，在導通BMPS #2之前檢驗BMPS #1的性能參數。

　　電壓裕量用于生產(chǎn)最后階段的邊界測試，以驗證器件的魯棒性。在不同的組合中，電壓可能在±5%的范圍內變化。采用數字通信總線(xiàn)，這就可以在不到一秒的時(shí)間內實(shí)現，并且不需要任何額外的硬件或者互連。圖3為順序控制和裕量的示例圖。

　　事實(shí)上，數字電源管理在整個(gè)電源和系統的生命周期內都有用。在最初的電源生產(chǎn)階段，自動(dòng)測試裝置(ATE)可以配置輸出電壓修整、過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)溫跳變點(diǎn)，以及載入日期代碼和序列號等參數。在電源系統優(yōu)化階段，設計工程師可以通過(guò)將總線(xiàn)與膝上型電腦相連，利用與電源相連的數字接口來(lái)測量溫度、電壓和輸出電流，從而為故障保護電路設置跳變點(diǎn)以及優(yōu)化電源順序控制。

　　在板和系統的裝配和測試階段，ATE可以采用數字電源管理接口來(lái)進(jìn)行電壓裕量測試、電壓監視和修整、轉換效率的測量以及序列號和日期代碼的記錄。如果設計工程師在板上放置了一個(gè)永久的主機控制器以備正常工作期間使用的話(huà)，那么實(shí)現復雜的啟動(dòng)和關(guān)閉順序控制就輕而易舉了，而且無(wú)需額外的元器件和互連。工作溫度很容易進(jìn)行監控以調整系統風(fēng)扇速度。效率可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，并在故障發(fā)生之前檢測到性能下降的情況。開(kāi)發(fā)故障檢測和管理程序時(shí)可以考慮到系統其它位置的狀況。

　　重要的是，采用數字配置不一定在用戶(hù)的終端系統中甚至在生產(chǎn)過(guò)程中需要主機控制器或者數字總線(xiàn)。如果配置要求已知并且相對固定，電源制造商就可以在生產(chǎn)期間輕松地對其進(jìn)行編程，而無(wú)需改動(dòng)任何硬件?？蛻?hù)可以像對待傳統的模擬器件一樣使用電源。