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高性能低成本的数字电源管理介绍
发布时间:2018-01-16 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
利用准确的电压监视来改善制造良率随着电压降至低于1.8V，很多现成有售的模块在随温度变化满足输出电压准确度的要求方面都会遇到麻烦。现在，低于±10mV的绝对准确度要求是常见的，从而必须在制造过程中微调输出电压，这是一个耗费大量时间的过程。
原始设备制造商(OEM)必须给测试留出裕度，以确保面对不断漂移的轨电压，交付可靠的系统，这可能导致极大地影响制造良率。解决这一问题有一种好得多的办法，即接受电源模块不准确这个现实，使系统能在现场自我微调。LTC2974的数字伺服环路从外部微调该模块的输出电压，使其准确度随温度变化好于±0.25%(参共模电感见图3)，从而最大限度地减少了轨电压漂移。除了改善制造良率，该数字伺服环路避开了模块准确度限制，使给电源模块供电变得更容易了。
图3：LTC2974可在整个温度范围内提供卓越的电压伺服准确度ERROR：误差THREE TYPICAL PARTS：3款典型器件TEMPERATURE：温度坚固的系统得自非常容易的裕度调节LTC2974的数字伺服环路10位DAC在为Shmoo绘图等应用保持高分辨率的同时，还允许用户在很宽的范围内调节电源裕度。裕度调节是用单条命令通过I2C接口控制的，而且裕度调节DAC的输出连接到反馈节点，或通过一个电阻器微调DC/DC转换器的输入。这个电阻器的值针对允许的输出电压裕度调节范围设定了硬件限制，这对于软件控制之下的电源是一项重要的安全措施。
准确和温度补偿的DCR负载电流监视为了实现所希望的功耗节省，有必要总结出所有工作模式时的负载特性。FPGA用户优化代码，以最大限度地降低功率，而ASIC用户根据吞吐量需求来调节内核电压。准确实时的遥测极大地简化了这种任务。
使用LTC2974，可以根据电压、电流和温度状态寄存器确定系统是否处于正常状态，同时多路电感厂家转换的16位?∑ADC监视输入和输出电压、输出电流、以及内部和外部二极管温度。
由于内核电压越来越低这一趋势，准确测量负载电流已经变成了一种挑战，因为使用精确的电流检测电阻器可能导致不可接受的功率损耗。一种选择是将电感器的DC电阻(DCR)用作电流分流组件。这么做有几种优势，包括零附加功耗、更低的电路复杂性和成本。然而，电感器电阻与温度有很大的相关性，而且准确测量电感器磁芯的温度很难，会不可避免地引入电流测量误差(参见图4)。
图4：一款DC/DC转换器的热像显示了实际电感器温度和温度监测点之间的差别LTC2974凭借正在申请专利的温度补偿算法，使准确的DCR检测成为可能，该算法补偿从检测二极管到电感器磁芯的温度变化率，以及在电感器电流变化和温度变化之间出现的时差(参见图5)。这个功能与LTC2974的低噪声16位?∑ADC相结合，可利用DCR微乎其微的电感器实现负载电流的准确测量(参见图6)。
图5：LTC2974用热阻和延迟参数补偿电感器自热INDUCTOR SELF-HEATING：电感器自热TIME：时间
图6：在整个温度和输出电流范围内，针对一款DC/DC转换器的LTC2974总电流测量误差
基于PC的设计和故障诊断当与LTpowerPlay?软件一起使用时，LTC2974的故障和警报寄存器允许设计师(和现场用户)一目了然地确定电源基础设施的状态(参见图7)。在数据记录中，提供状态信息、可用时间和ADC遥测最后500ms的数据。如果为响应一个故障而禁止了某个通道，那么LTC2974的数据记录可以存入受保护的EEPROM中。这个255字节的数据块一直保持在非易失性存储器中，直到用I2C命令清除为止。
图7：LTpowe塑封电感器rPlay软件允许设计师通过一个纤巧的连接器，将PC插入系统，从而使电源管理系统能得到完整的配置和控制，而且一行代码都不必编写。
图7显示，在LTpowerPlay的LTC2974界面中看到的数据记录内容。LTC2974以这种方式提供了在关键故障发生之前，电源系统状态的完整瞬像，因此有可电感器生产厂家能在故障一发生时，就隔离故障根源。就调试高可靠性系统的预发布特征和现场故障而言，这是一种非常宝贵的功能。
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