數(shù)字電源控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

　　數(shù)字電源管理是指以數(shù)字方式從內(nèi)部工作的外面控制和監(jiān)視板上的電源，例如，控制多個(gè)電源導(dǎo)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(guī)格。這些問(wèn)題對(duì)于確保需要多個(gè)電源用于其低壓內(nèi)核和多電壓級(jí)I/O庫(kù)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(shù)字電源管理系統(tǒng)通常采用由通過(guò)數(shù)字通信總線與中央控制器件通信的板上安裝電源(BMPS)組成的基本架構(gòu)。BMPS可以是隔離的DC/DC電源模塊或者是非隔離的負(fù)載點(diǎn)(POL)變換器。中央控制器件也有多種形式，如專用的電源管理IC、微控制器或者FPGA中的空閑門。中央控制器件通常被稱為“主控器”(master)或者“主機(jī)”(host)，而受控制的BMPS通常是指“從屬器件”(slave)。對(duì)于絕大多數(shù)系統(tǒng)而言，主機(jī)具有由單個(gè)系統(tǒng)板組成的控制域。在一些大型系統(tǒng)中，這種主機(jī)將與系統(tǒng)中其它位置的更高級(jí)別的控制器交互，或許甚至通過(guò)遠(yuǎn)距離通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行通信。圖2是單板電源系統(tǒng)的示例圖。

　　應(yīng)用示例

　　隨著板上電平數(shù)的增加，系統(tǒng)電源管理的復(fù)雜性也在相應(yīng)地提高。對(duì)于電壓順序控制而言，必須針對(duì)正常的啟動(dòng)和關(guān)閉操作以及故障狀況對(duì)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(shù)字管理來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且不需要采用模擬控制和定時(shí)元器件。事件驅(qū)動(dòng)型順序控制也可以輕松進(jìn)行配置，例如，在導(dǎo)通BMPS #2之前檢驗(yàn)BMPS #1的性能參數(shù)。

　　電壓裕量用于生產(chǎn)最后階段的邊界測(cè)試，以驗(yàn)證器件的魯棒性。在不同的組合中，電壓可能在±5%的范圍內(nèi)變化。采用數(shù)字通信總線，這就可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，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(shù)字電源管理在整個(gè)電源和系統(tǒng)的生命周期內(nèi)都有用。在最初的電源生產(chǎn)階段，自動(dòng)測(cè)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(hào)等參數(shù)。在電源系統(tǒng)優(yōu)化階段，設(shè)計(jì)工程師可以通過(guò)將總線與膝上型電腦相連，利用與電源相連的數(shù)字接口來(lái)測(cè)量溫度、電壓和輸出電流，從而為故障保護(hù)電路設(shè)置跳變點(diǎn)以及優(yōu)化電源順序控制。

　　在板和系統(tǒng)的裝配和測(cè)試階段，ATE可以采用數(shù)字電源管理接口來(lái)進(jìn)行電壓裕量測(cè)試、電壓監(jiān)視和修整、轉(zhuǎn)換效率的測(cè)量以及序列號(hào)和日期代碼的記錄。如果設(shè)計(jì)工程師在板上放置了一個(gè)永久的主機(jī)控制器以備正常工作期間使用的話，那么實(shí)現(xiàn)復(fù)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(jiān)控以調(diào)整系統(tǒng)風(fēng)扇速度。效率可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在故障發(fā)生之前檢測(cè)到性能下降的情況。開(kāi)發(fā)故障檢測(cè)和管理程序時(shí)可以考慮到系統(tǒng)其它位置的狀況。

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