數字電源管理架構的探討
隨著電源技術的發展,數字電源管理技術越來越多地應用于各類系統中。當今的大多數系統除了主要的CPU、邏輯電路FPGA、DDR等數字芯片外,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
控制模式,將電源解決方案的功率密度做到了業界最高的程度。并且針對分布式電源架構的可靠性要求,給出了多個芯片級解決方案以方便客戶配合系統進行優化。
以Intersil數字電源產品的代表芯片ZL6105為例,這款數字電源芯片采用全數字的控制方法,采用I2C/SMBus接口,可使用PMBus協議指令集對其進行管理,它使用特殊的電源管理處理器+狀態機的模式來實現數字控制。這種數字控制器的優點在于:一方面可以避免軟件跑飛造成電源崩潰;另一方面也避免了軟件計算環節產生的延時,實現了更快的反饋環路的響應,使電源方案的動態響應效果大大提升(圖3)。

另外此芯片還充分考慮到電源可靠性需求。采用分布式電源架構的一個主要風險就在于當電源的功率部分產生故障的時候,如果芯片的通信部分也出現故障,不僅可能導致系統失控,使數字電源易于維護的優勢喪失,而且還有可能導致整個系統損毀。ZL6105這款芯片在設計之初就充分考慮到這個風險,將芯片的通信部分和功率部分分開來設計并進行隔離,使功率部分即使出現故障也不會影響到通信部分的功能,這樣系統的各種保護和報警部分仍然可以正常工作,這樣就可以將系統損毀的風險降到最低。
ZL6105還內置了自動補償算法,在方便系統設計師使用的同時,自動補償算法更可以優化電源的動態響應,使電源的可靠性和穩定性更佳。ZL6105的自動補償功能還可以將系統的仿真特性通過三個有效的參數(這三個參數分別是增益Gc,品質因素Q和自然頻率F)輸出到用戶界面,用戶通過讀取這三個參數可以更深層次地了解該電源方案的外部輸出特性,并且通過長期跟蹤其特性的變化還可以通過這組參數的統計數據來對系統的可靠性進行有效評估。這個特性也為系統長期可靠性的評估指出了一個可行的方向。

責任編輯:何健
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