整合數(shù)字電源管理和模擬控制環(huán)路的DC/DC控制器設計
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
今天數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的挑戰(zhàn)是，盡可能提高系統(tǒng)所有層面的效率，包括負載點、電路板、機架甚至安裝層面，以變得更加環(huán)保。例如，將工作流發(fā)送給盡可能少的服務器、關閉目前不需要的服務器等，從而可降低系統(tǒng)的總體功耗。能做到這一點并達到系統(tǒng)性能目標（計算速度、數(shù)據(jù)傳輸速率等）的惟一方式是，采用一個全面的數(shù)字電源管理系統(tǒng)，以實時監(jiān)視所有層面的功耗數(shù)據(jù)。
過去，設計師用一堆混雜的IC胡亂拼湊數(shù)字電源管理解決方案，這些IC包括監(jiān)察器、排序器、DAC和ADC。這類解決方案除了固有的復雜性以外，還不易擴展，需要為未來的系統(tǒng)升級進行大量前期規(guī)劃。LTC3883/LTC3883-1DC/DC控制器整合了所有數(shù)字電源管理功能，消除了上述復雜性，因此可構成一個易用、堅固和靈活的負載點（POL）電源管理解決方案。
LTC3883/LTC3883-1可以自主工作或通過業(yè)界標準的I2C串行總線，與系統(tǒng)主處理器通信，以獲取命令、實施控制并報告遙測數(shù)據(jù)。這使得可以直接從LTC3883/LTC3883-1監(jiān)視關鍵的工作信息，例如實時電壓、電流和溫度，這些信息可用來動態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)性能和可靠性。通過訪問這些信息，能預測電源系統(tǒng)故障，并采取預防性或調解措施。
重要的穩(wěn)壓器參數(shù)（例如輸出電壓和電流限制、裕度控制電壓、過壓和欠壓監(jiān)察限制、啟動特性和時序、以及故障響應）都可以通過該串行總線直接設定，而無需采用電阻器、排序器、監(jiān)視IC等外部組件。
由于有了數(shù)字電源系統(tǒng)管理，所以能快速、高效地開發(fā)復雜的多軌系統(tǒng)。LTpowerPlay?軟件使設計工作得到了進一步簡化，并能通過PC監(jiān)視電路板和調節(jié)參數(shù)。這就使設計師能進行調試和在線測試（ICT），而無需重新給電路板布線或更換組件。
圖1：采用LTC3883實現(xiàn)的數(shù)字電源系統(tǒng)管理
圖2：具DCR檢測的高效率500kHz1.8V降壓型轉換器
INTERFACE：接口
圖3：采用LTpowerPlay軟件的完整開發(fā)平臺
USBtoPMBusController：USB至PMBus控制器
DemoBoard：演示電路板
SocketedProgrammingBoard：插座式設置電路板
CustomerBoardwithLTC3883/LTC3883-1：采用LTC3883/LTC3883-1的客戶電路板
DemonstrationKit：演示工具包
Or：或
SocketedProgramming：通過插座式設置
In-CircuitSerialProgramming：通過串行總線在線設置
特色概述
LTC3883/LTC3883-1是一款單輸出同步降壓型DC/DC控制器，集成了電源FET柵極驅動器和一個模擬電流模式控制環(huán)路，該環(huán)路能以6個相位的PolyPhase模式工作。頻率可以在250kHz至1MHz范圍內設定，如果有外部振蕩器可用，那么內部鎖相環(huán)能使LTC3883/LTC3883-1與相同范圍內的任何頻率同步。
LTC3883/LTC3883-1具有優(yōu)化的柵極驅動器死區(qū)時間，以最大限度地降低開關損耗和體二極管傳導，從而在所有工作條件下保持高效率。該器件支持4.5V至24V的寬VIN范圍和0.5V至5.5V的VOUT范圍。精確的基準、12位DAC和溫度補償模擬電流模式控制環(huán)路產生±0.5%的DC輸出電壓準確度，集成的高壓側輸入電流檢測放大器允許準確的輸入電流檢測和電感器DCR自動校準。
16位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供輸入和輸出電壓及電流、占空比和溫度的數(shù)字回讀。用戶可以回讀重要參數(shù)的峰值。關鍵控制器參數(shù)可以通過PMBus設定。故障記錄包括非易失性存儲器中的中斷標記和黑匣子記錄器，該存儲器儲存發(fā)生故障之前瞬間的工作狀態(tài)。
LTC3883的特點是內置了一個LDO穩(wěn)壓器，以提高集成度，而LTC3883-1用外部5V偏置電壓供電以提高效率。這兩款器件都采用耐熱增強型32引線5mmx5mmQFN封裝，工作節(jié)溫范圍或者為-40°C至105°C（E級）或者為-40°C至125°C（I級）。
PMBus控制
LTC3883/LTC3883-1PMBus接口允許以數(shù)字方式設定關鍵的電源參數(shù)以及重要的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)回讀。運用凌力爾特的LTpowerPlay開發(fā)軟件，可以將配置參數(shù)下載到內部EEPROM中。圖5顯示了基于PC的LTpowerPlay開發(fā)平臺，該平臺具備USB至I2C/SMBus/PMBus適配器。器件一旦按照所希望的那樣配置完畢，就可以自主工作，而無需主機控制，因此無需額外的固件或微控制器。
通過PMBus可以設定以下電源參數(shù)：
輸出電壓和裕度電壓
基于電感器溫度的溫度補償電流限制門限
開關頻率
過壓和欠壓高速監(jiān)察器門限
輸出電壓接通/斷開時間延遲
輸出電壓上升/下降時間
輸入電壓接通/斷開門限
輸出軌接通/斷開
輸出軌裕度高/裕度低
對內部/外部故障的響應
故障傳播
PMBus使用戶能監(jiān)視以下電源狀態(tài)：
輸出/輸入電壓
輸出/輸入電流
內部芯片溫度
外部電感器溫度
器件狀態(tài)
故障狀態(tài)
系統(tǒng)狀態(tài)
峰值輸出電流
峰值輸出電壓
峰值內部/外部溫度
故障日志狀態(tài)
模擬控制環(huán)路
LTC3883/LTC3883-1的眾多功能都是數(shù)字可編程的，包括輸出電壓、電流限制設定點和排序。不過，控制環(huán)路仍然是純模擬的，這樣就不會有數(shù)字控制環(huán)路那樣的量化效應，從而提供最佳環(huán)路穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應。
圖4比較的是具有模擬反饋控制環(huán)路的控制器IC和具有數(shù)字反饋控制環(huán)路的控制器IC之上升曲線。模擬環(huán)路是平滑上升的，而數(shù)字環(huán)路有一個一個的步進，由于量化效應，這可能導致穩(wěn)定性問題、更慢的瞬態(tài)響應、在有些應用中需要更大的輸出電容以及在PWM控制信號上有更大的輸出紋波和抖動。
電流模式控制環(huán)路產生最佳環(huán)路穩(wěn)定性、逐周期電流限制以及快速和準確的電壓及負載瞬態(tài)響應。簡單的環(huán)路補償不受工作狀態(tài)和轉換器配置的影響。該器件還支持連續(xù)、斷續(xù)和突發(fā)模式（BurstMode）電感器電流控制。
圖4：LTC3883的模擬控制環(huán)路與數(shù)字控制環(huán)路的對比。模擬環(huán)路具有平滑的上升曲線，而數(shù)字環(huán)路有一個一個的步進，由于量化效應，這可能導致穩(wěn)定性問題、更慢的瞬態(tài)響應、在有些應用中需要更大的輸出電容以及在PWM控制信號上有更大的輸出紋波和抖動。
ANALOGCONTROLLOOP：模擬控制環(huán)路
ANALOGCURRENTWAVEFORM：模擬電流波形
FIXED：固定的
DIGITALCONTROLLOOP：數(shù)字控制環(huán)路
DIGITALRAMP：數(shù)字斜坡
電感器DCR的自動校準
利用電感器的DC電阻而不是檢測電阻器檢測DC/DC轉換器的輸出電流有幾大優(yōu)勢，包括更低的功率損耗、電路復雜性和成本。不過，如果規(guī)定的標稱電感器DCR和實際的電感器DCR之間有任何差別，都會在所測得的輸出電流以及峰值電流限制中
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