数字电源管理可在改善系统性能的同时又可降低能源成本

时间:2013-04-01来源:电子产品世界

  坚固的系统需要通用故障管理

  双向故障引脚可用来建立通道之间故障响应的相关性。例如,如果发生短路,那么一个或多个通道的接通排序可以终止。电压和电流监察器的限制门限和响应时间的过大和过小值都是可编程的。此外,还可监视输入电压、芯片温度和 4 个外部二极管的温度。LTC2974 可以设定为,如果这些量之中的任意一个超过了它们的过大或过小值的限制,那么 LTC2974 就以若干种方式做出响应,包括立即锁断、抗尖峰干扰锁断和具重试功能的锁断。

  还可用集成的看门狗定时器来监视外部微控制器。有两种超时时间间隔可用:第一次看门狗时间间隔和接续时间间隔。这使得有可能在一确定电源良好信号以后,就为微控制器规定较长的超时时间间隔。LTC2974 可以配置为,如果发生看门狗故障,就使微控制器在预先确定的时间长度内处于复位状态,之后重新确定电源良好输出。

  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。  

 

  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)。  

 

  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)。  

 
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关键词: 凌力尔特 电源管理 DC/DC 无线宽带

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