數(shù)字電源管理可降低能源成本，同時(shí)提高系統(tǒng)性能

當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)人員有望 突破性能極限，在 開發(fā)時(shí)間過短和緊張的壓力 成本約束。增加網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能 添加 ASIC 和處理器，每個(gè)都需要多個(gè)電壓 軌，產(chǎn)生具有數(shù)十個(gè)軌電壓的線卡。 如此多的電源軌的挑戰(zhàn)在于優(yōu)化硬件 利用率，使整體功耗降至最低。

為了滿足這一需求，數(shù)字電源管理 正在迅速成為關(guān)鍵 復(fù)雜高可靠性要求 應(yīng)用。數(shù)字電源管理 允許復(fù)雜的多軌系統(tǒng) 通過基于 PC 的高效調(diào)試 軟件工具，避免耗時(shí) 硬件更改?；谲浖?在線測試 （ICT） 和電路板啟動(dòng) 比傳統(tǒng)的容易得多 自固件以來的硬件 ECN 方法 可以在 PC 上進(jìn)行更改，而無需 觸摸黑板。數(shù)字電源管理 為設(shè)計(jì)人員提供實(shí)時(shí)遙測 數(shù)據(jù)和故障日志，實(shí)現(xiàn)快速 電力系統(tǒng)故障診斷和 實(shí)施糾正措施。

也許最重要的是，DC/DC 轉(zhuǎn)換器 具有數(shù)字管理功能 讓設(shè)計(jì)師開發(fā)綠色 優(yōu)化能源的電力系統(tǒng) 滿足系統(tǒng)性能的同時(shí)使用情況 目標(biāo)（計(jì)算速度、數(shù)據(jù)速率等）。 優(yōu)化可以在 負(fù)載點(diǎn)，在電路板、機(jī)架和 即使在安裝級別，也減少了兩者 基礎(chǔ)設(shè)施成本和 產(chǎn)品生命周期的所有權(quán)。

本文展示了性能如何， 可靠性和能源效率是 改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和路由器， 基站和服務(wù)器，以及 作為工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備 通過使用 LTC2974 四通道 數(shù)字電源管理IC

圖1.帶EEPROM的四路電源控制器。顯示一個(gè)通道。

對任意數(shù)量的 用品;隨意添加耗材

LTC2974 簡化了排序 任何數(shù)量的用品。通過使用 基于時(shí)間的算法，用戶可以動(dòng)態(tài) 對電源的打開和關(guān)閉進(jìn)行排序 任何訂單。跨多個(gè)排序 LTC2974 也可使用 1 線 共享時(shí)鐘總線和一個(gè)或多個(gè) 雙向故障引腳（見圖2）。這 方法大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì) 因?yàn)橥ǖ揽梢耘判?任何訂單，無論哪種 LTC2974 提供控制。額外的 LTC2974 可以 隨時(shí)添加，無需擔(dān)心 對于系統(tǒng)約束，例如 提供子卡連接器引腳。

圖2.多個(gè) LTC2974 可僅使用兩個(gè)連接無縫級聯(lián)。

上電排序可在 對各種條件的反應(yīng)。為 例如，LTC2974 可以自動(dòng)排序 當(dāng)下游直流/直流波變換器' 中間總線電壓超過 a 特定導(dǎo)通電壓?；蛘?，可以在 對上升沿或下降沿的響應(yīng) 的控制引腳輸入。立即的 關(guān)閉或關(guān)閉排序作為響應(yīng) 故障條件也可用。 測序也可以由 簡單的我2C 命令。LTC2974 支持 這些條件的任意組合。

強(qiáng)大的系統(tǒng)需要 多功能故障管理

可使用雙向故障引腳 建立故障響應(yīng)依賴關(guān)系 通道之間。例如，在 可以中止一個(gè)或多個(gè)排序 短路時(shí)的通道。這 高值和低估限制閾值 以及電壓和電流的響應(yīng)時(shí)間 主管都是可編程的。在 另外，輸入電壓，芯片溫度， 四個(gè)外部二極管溫度為 還受到監(jiān)控。如果這些數(shù)量中的任何一個(gè) 超過其高值或低估限制， LTC2974 可設(shè)置為以多個(gè)數(shù)字響應(yīng) 方式，包括立即閉鎖， 刪除故障的 Latchoff，然后重試 Latchoff。

提供集成的看門狗定時(shí)器 用于監(jiān)控外部微控制器。 有兩種超時(shí)間隔可用： 第一個(gè)看門狗間隔及后續(xù)間隔 間隔。這使得有可能 為 斷言之后的微控制器 電源良好信號。如果看門狗 發(fā)生故障時(shí)，LTC2978 可配置為 將微控制器重置為 預(yù)定時(shí)間量之前 重新確認(rèn)電源良好輸出。

改善制造 在精確的電壓下產(chǎn)生良率 監(jiān)測

當(dāng)電壓降至1.8V以下時(shí)，許多現(xiàn)成的電壓 模塊在會(huì)議中遇到問題 輸出電壓精度要求 過溫。絕對精度 小于±10mV的要求是 現(xiàn)在很常見，因此有必要 調(diào)整制造中的輸出電壓， 一個(gè)耗時(shí)的過程。

原始設(shè)備制造商必須進(jìn)行裕量測試，以確保 他們在面對時(shí)運(yùn)送可靠的系統(tǒng) 漂移的軌道電壓，這可能導(dǎo)致 在制造業(yè)良率的重大影響中。 這個(gè)問題的更好解決方案 擁抱不準(zhǔn)確的現(xiàn)實(shí) 電源模塊，并啟用系統(tǒng) 在現(xiàn)場自修剪。LTC2974 的 數(shù)字伺服回路將軌電壓降至最低 通過外部修剪模塊的漂移 輸出電壓優(yōu)于±0.25% 溫度范圍內(nèi)的精度（見圖3）。 除了改善制造 產(chǎn)量，數(shù)字伺服回路使其 通過避免更容易獲得電源模塊 模塊精度的限制。

圖3.LTC2974 在整個(gè)溫度范圍內(nèi)提供了卓越的電壓伺服準(zhǔn)確度。

穩(wěn)健的系統(tǒng)是 輕松留邊距

LTC2974 的數(shù)字伺服環(huán)路 10 位 DAC允許用戶為電源提供裕量 范圍廣，同時(shí)保持高 Shmoo 繪圖等應(yīng)用的分辨率。邊距控制在 我2帶有單個(gè)命令的 C 接口，以及 裕量DAC輸出連接到 反饋節(jié)點(diǎn)或修剪輸入 通過電阻器的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。價(jià)值 的電阻器在 輸出電壓可以超過的范圍 保證金，重要保障 軟件控制下的電源。

精確、溫度補(bǔ)償、 直流電阻負(fù)載電流監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)所需的節(jié)能效果 消費(fèi)，有必要表征 所有運(yùn)行模式下的負(fù)載。 FPGA 用戶優(yōu)化其代碼以 在 ASIC 用戶調(diào)整時(shí)最大限度地降低功耗 內(nèi)核電壓取決于吞吐量 要求。準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)遙測 大大簡化了此任務(wù)。

使用 LTC2974，系統(tǒng)運(yùn)行狀況可以 由電壓、電流和 溫度狀態(tài)記錄，而 多路復(fù)用、16位?∑ADC監(jiān)控輸入 以及輸出電壓、輸出電流和 內(nèi)部和外部二極管溫度。

隨著越來越低的核心趨勢 電壓，精確測量負(fù)載 洋流已成為一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)?使用精密電流檢測電阻器 可能導(dǎo)致不可接受的功率損耗。 一種選擇是使用 電感（DCR）作為電流分流元件。 這有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括 零額外功率損耗，更低 電路復(fù)雜性和成本。然而 溫度依賴性強(qiáng) 電感電阻及難點(diǎn) 精確測量電感磁芯 溫度總是會(huì)引入誤差 在電流測量中（見圖4）。

圖4.DC/DC轉(zhuǎn)換器的熱圖像，顯示了實(shí)際電感溫度與溫度檢測點(diǎn)之間的差異。

LTC2974 可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的 DCR 檢測 可在正在申請專利的溫度下使用 補(bǔ)償算法 對于熱梯度從 電感磁芯的檢測二極管，如 以及兩者之間發(fā)生的時(shí)間滯后 電感電流和溫度的變化 （見圖5）。這種能力， 與 LTC2974 的低噪聲相結(jié)合 16 位 ΔΣ ADC，可實(shí)現(xiàn)精確測量 使用電感器的負(fù)載電流 具有極小的 DCR（見圖 6）。

圖5.LTC2974 利用熱阻和延遲參數(shù)來補(bǔ)償電感器自發(fā)熱。

圖6.LTC2974 對于一個(gè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器在整個(gè)溫度和輸出電流范圍內(nèi)的總電流測量誤差。

基于 PC 的設(shè)計(jì)和 故障診斷

與 LTpowerPlay?軟件，LTC2974 的 故障和警告寄存器允許設(shè)計(jì)人員 （和現(xiàn)場用戶）確定狀態(tài) 電力基礎(chǔ)設(shè)施一覽 （見圖7）。狀態(tài)信息、正常運(yùn)行時(shí)間、 ADC 遙測的最后 500 毫秒為 在數(shù)據(jù)日志中可用。在 通道因故障而被禁用， LTC2974 的數(shù)據(jù)記錄可轉(zhuǎn)儲(chǔ)到 受保護(hù)的EEPROM。這個(gè) 255 字節(jié)的塊 的數(shù)據(jù)保存在非易失性存儲(chǔ)器中 直到用 I 清除2C 命令。

圖7.LTpowerPlay軟件允許設(shè)計(jì)人員通過一個(gè)微小的連接器將PC插入系統(tǒng)，使電源管理系統(tǒng)無需編寫任何代碼即可完全配置和控制。

圖 7 顯示了數(shù)據(jù)日志內(nèi)容 在LTpowerPlay的LTC2974接口中查看。 這樣，LTC2974 提供了 狀態(tài)的完整快照 緊接在前面的電力系統(tǒng) 嚴(yán)重故障，從而使其成為可能 事后隔離根本原因。 這是調(diào)試的寶貴功能 預(yù)發(fā)布表征和 高可靠性系統(tǒng)中的現(xiàn)場故障。

獨(dú)立操作

易于使用的基于PC的LTpowerPlay 軟件允許用戶配置 LTC2974 通過一個(gè) USB 接口和一個(gè)加密狗 卡。LTpowerPlay軟件，這是免費(fèi)的 和可下載，占用大部分 開發(fā)過程中的編碼和 通過允許 用于配置所有設(shè)備參數(shù)的設(shè)計(jì)器 在一個(gè)直觀的框架內(nèi)。

設(shè)備配置完成后 最終確定，設(shè)計(jì)師可以保存 參數(shù)到文件并將其上傳到 凌力爾特工廠。線性可以使用 文件對零件進(jìn)行預(yù)編程，從而允許 客戶提起他們的董事會(huì) 以最大的輕松。當(dāng)板載 EEPROM 已配置，LTC2974 能夠完全自主操作 無需定制軟件。 此外，增加了一個(gè)微小的 連接器允許LTpowerPlay軟件 與 LTC2974 在系統(tǒng)內(nèi)通信， 為現(xiàn)場用戶提供遙測數(shù)據(jù)， 系統(tǒng)狀態(tài)和故障日志（根據(jù)需要）。

結(jié)論

LTC2974 數(shù)字電源管理器帶來了 前所未有的參數(shù)精度，豐富的 功能集和可擴(kuò)展的模塊化 高可用性系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 復(fù)雜多軌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是 通過 LTC2974 進(jìn)行了簡化。它使用 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 PMBus 接口，它 直接與高功率、自由接口 基于PC的LTpowerPlay控制軟件， 它包括一個(gè)集成的EEPROM 完全定制。設(shè)計(jì)您的 采用LTpowerPlay設(shè)計(jì)的應(yīng)用 工具，只需上傳配置 到凌力爾特工廠。 線性可以使用您的自定義配置 生產(chǎn)預(yù)編程設(shè)備 可在您的應(yīng)用程序中隨時(shí)使用。

審核編輯：郭婷