可編程彈性顯優(yōu)勢　數字電源管理IC大放異彩（一）

今年10月，臺灣油電雙漲政策為民生帶來(lái)不小沖擊，民眾無(wú)不使用各種方法控制用電，在炎熱的天氣中戮力降低用電額度。有趣的是，若將場(chǎng)景轉移至美國科技重鎮--矽谷，半導體廠(chǎng)商亦不約而同地看見(jiàn)全球對于能源意識的轉變，遂加速研發(fā)更精準監測電力的數字電源管理積體電路（IC），此舉不僅將進(jìn)一步降低半導體元件耗電，更可以提供客戶(hù)具備更高調整彈性的供電方案，其中，數字電源系統管理（Digital Power System Management， PSM）技術(shù)將成為提高半導體元件能源使用效率的重要關(guān)鍵。

　　精準監控電流/電壓　數字電源管理需求看漲

　　過(guò)往工程師在開(kāi)發(fā)電子元件時(shí)若須調整元件電源效率，往往須大費周章調整電路板，因此業(yè)界提出數字電源系統管理技術(shù)，協(xié)助元件開(kāi)發(fā)商在短時(shí)間內以數字介面監測、修改元件參數（Parameter），以提高元件能源使用效率。

　　
圖1　凌力爾特微型模組電源產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理Afshin Odabaee表示，
數字電源管理技術(shù)將有助于資料中心廠(chǎng)商精準監控電力使用情形。

　　凌力爾特（Linear Technology） μModule電源產(chǎn)品行銷(xiāo)經(jīng)理Afshin Odabaee（圖1）表示，伺服器從元件、電路板至系統整體的耗電變化已成為資料中心可靠度的重要指標，不過(guò)，要減少整體電力消耗則須精準觀(guān)察每個(gè)層級的用電量（圖2）。數字電源系統管理技術(shù)能透過(guò)數字匯流排（Digital Bus）提供設計人員重要的電源相關(guān)數據，包括負載電流、輸入電流、輸出電壓、運算電力消耗、整體效率以及其他電源管理參數等。

　　圖2　數字電源系統管理技術(shù)將層層把關(guān)電源消耗情形。

　　Odabaee進(jìn)一步指出，與傳統負載點(diǎn)（Point of Load， POL）轉換器相較，數字電源系統管理技術(shù)能提供三大優(yōu)勢，包括電壓優(yōu)化（Voltage Optimization）、動(dòng)態(tài)控制電壓輸出以及系統級的電力監控。

　　關(guān)于電壓優(yōu)化特色，Odabaee分析，由于電壓輸出精準度對特定應用積體電路（ASIC）及現場(chǎng)可編程閘陣列（FPGA）供電而言至關(guān)重要，但傳統電源供應輸出電壓在溫度變化時(shí)容易產(chǎn)生飄移（Drift），并可能破壞整體設計。數字電源系統管理技術(shù)則能持續地以高精度及可靠的類(lèi)比數字轉換器（ADC）量測電壓輸出情形。與此同時(shí)，時(shí)間伺服回路（Time Servo Loop）將自動(dòng)調整修正數字類(lèi)比轉換器（Trim DAC）值，藉此消除輸出電壓偏移情形，改善供電精準度。

　　另一方面，數字電源系統管理技術(shù)還能動(dòng)態(tài)控制輸出電壓。傳統電源供應電壓通常系固定的，且無(wú)法簡(jiǎn)單地改變；數字電源系統管理方案將可透過(guò)雙線(xiàn)（2-wire）數字介面，調整1毫伏特（mV）以下的電源變化，工程師可輕松地以此調整系統效能、最小化能源浪費。

　　事實(shí)上，數字電源系統管理技術(shù)最重要的功能系系統級電源監控。傳統電源供應方案中，電源監控功能往往被分開(kāi)放至直流對直流（DC-DC）穩壓器 （Regulator）上，僅有部分過(guò)電壓/低電壓（OV/UV）以及過(guò)電流（OC）錯誤可被偵測并傳送至主控制器中；數字電源系統管理技術(shù)的電源監控則系內建功能且可編程。數字電源系統管理技術(shù)可計算電壓/電流錯誤與高精度電壓、電流及溫度等變化關(guān)聯(lián)情形，并儲存于內部非揮發(fā)性記憶體，以進(jìn)一步除錯，并且分析根本肇因。

　　凌力爾特最新μModule降壓DC-DC穩壓器--LTM4676已導入數字電源系統管理技術(shù)，在16毫米 （mm）×16毫米×5.01毫米的球閘陣列（BGA）封裝中，整合雙組類(lèi)比控制回路、精密混合訊號電路、電子式可清除可編程唯讀記憶體 （EEPROM）、功率金屬氧化物半導體場(chǎng)效電晶體（MOSFET）、電感和支援零組件，可彈性調整電源供應情形，提高能源使用效率。

　　事實(shí)上，除透過(guò)數字電源系統管理技術(shù)確保能源效率外，電源管理IC若本身具備可編程特色，將為整體電源管理效能增添助力。