數(shù)字電源控制系統(tǒng)的應(yīng)用實例

　　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，控制多個電源導(dǎo)通和關(guān)斷的順序，同時確保每個器件都符合其電壓裕量規(guī)格。這些問題對于確保需要多個電源用于其低壓內(nèi)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(shù)字電源管理系統(tǒng)通常采用由通過數(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載點(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”(host)，而受控制的BMPS通常是指“從屬器件”(slave)。對于絕大多數(shù)系統(tǒng)而言，主機具有由單個系統(tǒng)板組成的控制域。在一些大型系統(tǒng)中，這種主機將與系統(tǒng)中其它位置的更高級別的控制器交互，或許甚至通過遠距離通信網(wǎng)絡(luò)與遠程設(shè)備進行通信。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。對于電壓順序控制而言，必須針對正常的啟動和關(guān)閉操作以及故障狀況對順序控制的先后順序、斜升時間和延遲進行控制。所有這些都很容易通過數(shù)字管理來實現(xiàn)，并且不需要采用模擬控制和定時元器件。事件驅(qū)動型順序控制也可以輕松進行配置，例如，在導(dǎo)通BMPS #2之前檢驗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(nèi)變化。采用數(shù)字通信總線，這就可以在不到一秒的時間內(nèi)實現(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。

　　事實上，數(shù)字電源管理在整個電源和系統(tǒng)的生命周期內(nèi)都有用。在最初的電源生產(chǎn)階段，自動測試裝置(ATE)可以配置輸出電壓修整、過流、過壓和過溫跳變點，以及載入日期代碼和序列號等參數(shù)。在電源系統(tǒng)優(yōu)化階段，設(shè)計工程師可以通過將總線與膝上型電腦相連，利用與電源相連的數(shù)字接口來測量溫度、電壓和輸出電流，從而為故障保護電路設(shè)置跳變點以及優(yōu)化電源順序控制。

　　在板和系統(tǒng)的裝配和測試階段，ATE可以采用數(shù)字電源管理接口來進行電壓裕量測試、電壓監(jiān)視和修整、轉(zhuǎn)換效率的測量以及序列號和日期代碼的記錄。如果設(shè)計工程師在板上放置了一個永久的主機控制器以備正常工作期間使用的話，那么實現(xiàn)復(fù)雜的啟動和關(guān)閉順序控制就輕而易舉了，而且無需額外的元器件和互連。工作溫度很容易進行監(jiān)控以調(diào)整系統(tǒng)風扇速度。效率可以進行實時監(jiān)控，并在故障發(fā)生之前檢測到性能下降的情況。開發(fā)故障檢測和管理程序時可以考慮到系統(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)過程中需要主機控制器或者數(shù)字總線。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)期間輕松地對其進行編程，而無需改動任何硬件。客戶可以像對待傳統(tǒng)的模擬器件一樣使用電源。