數(shù)字電源管理架構(gòu)的探討

隨著電源技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電源管理技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于各類(lèi)系統(tǒng)中。當(dāng)今的大多數(shù)系統(tǒng)除了主要的CPU、邏輯電路FPGA、DDR等數(shù)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(shù)字電源管理正是順應(yīng)了市場(chǎng)的這種需求。

數(shù)字電源管理的幾種主要架構(gòu)

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

使用集中式的數(shù)字電源管理IC+模擬電源產(chǎn)品， 這種架構(gòu)多見(jiàn)于幾年前的設(shè)計(jì)。由于系統(tǒng)廠商對(duì)于電源監(jiān)測(cè)和控制的需要，而數(shù)字控制式電源產(chǎn)品的相對(duì)稀缺，這種架構(gòu)暫時(shí)可以滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)廠商的需求，從而被廣泛應(yīng)用于各種高性能系統(tǒng)。這種架構(gòu)的特點(diǎn)就是使用帶有電壓、電流采樣的專(zhuān)用數(shù)字IC，對(duì)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(tǒng)分析進(jìn)行調(diào)節(jié)或者輸出到主控IC。這種架構(gòu)我們可以稱(chēng)之為集中式數(shù)字電源管理架構(gòu)(圖1)。這類(lèi)方案的代表作為L(zhǎng)inear Technology的LTC2978。

圖1，集中式數(shù)字電源管理架構(gòu)。

單個(gè)電源管理IC集成多路電源軌，系統(tǒng)主控IC通過(guò)總線對(duì)各個(gè)電源軌進(jìn)行監(jiān)控。這種系統(tǒng)架構(gòu)也就是我們通常所說(shuō)的PMIC架構(gòu)。這種架構(gòu)多用于小維型系統(tǒng)，例如手持設(shè)備等。這種系統(tǒng)一般情況只需使用單個(gè)PMIC來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主控IC通過(guò)PMIC的I2C/SMBus接口直接管理各個(gè)電源軌，達(dá)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(wěn)壓器和兩路線性穩(wěn)壓器，使用I2C的標(biāo)準(zhǔn)接口與主控IC進(jìn)行通信，達(dá)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(shù)字電源產(chǎn)品，系統(tǒng)主控IC通過(guò)總線對(duì)各個(gè)分立式電源軌進(jìn)行管理，這種架構(gòu)的特點(diǎn)是使用通用的數(shù)字式電源管理產(chǎn)品，每個(gè)系統(tǒng)電源軌通過(guò)獨(dú)有的地址連接到系統(tǒng)總線上，主控IC通過(guò)地址對(duì)相應(yīng)的電源軌進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。這類(lèi)產(chǎn)品的代表作有Intersil的Zilker Labs數(shù)字電源產(chǎn)品系列(圖2)。

圖2，分布式數(shù)字電源管理架構(gòu)。