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一种新型数字电源系统管理(DPSM)解决方案

文章出处:大阳城集团地址 人气:发表时间:2024-05-31 01:34
本文摘要:假如您考虑到软件团队相对于其硬件伙伴所享有的以下优势,那么就可以体会出:电源系统设计师和数字ASIC/FPGA/微处理器电路板设计人员对于专门从事软件工程的同事额感觉讨厌也许是合乎情理的。 ●电路板硬件设计必须耗时几天乃至数周,相比之下,从撰写软件代码到仔细观察其效果之间的时间延迟要较短得多。对产品上市进程导致仅次于容许的是其编码和测试生产率,而与其他因素关系不大。 ●软件改版是根据必须启动时给客户,借以修复漏洞和提高现场使用性能。 硬件改版则必须解任电路板展开返工。

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假如您考虑到软件团队相对于其硬件伙伴所享有的以下优势,那么就可以体会出:电源系统设计师和数字ASIC/FPGA/微处理器电路板设计人员对于专门从事软件工程的同事额感觉讨厌也许是合乎情理的。  ●电路板硬件设计必须耗时几天乃至数周,相比之下,从撰写软件代码到仔细观察其效果之间的时间延迟要较短得多。对产品上市进程导致仅次于容许的是其编码和测试生产率,而与其他因素关系不大。  ●软件改版是根据必须启动时给客户,借以修复漏洞和提高现场使用性能。

硬件改版则必须解任电路板展开返工。  ●他们可以在舒适度的小隔间里通过记录的数据精彩地追踪其代码的性能。性能瓶颈一下子就可以确认,因而能在未来构建较慢改良。

而在另一块场地上,硬件工程师们则是一连几天睡在实验室里,用于电压计和示波器分析仪弯腰驼背地的捣鼓各种电路板。  ●他们撰写一组核心模块代码,随后针对有所不同的客户和市场需求展开适当的改动。自定义的硬件则必须更改组件和物料表格(BOM),因而冒着设计产生分歧的风险。

  电源系统设计师面对的挑战日益不利  使问题更为相当严重的是,随着纳米级处理器(ASIC、FPGA、微处理器、DSP)的电源电压持续减少至目前的严重不足1V,新式数字电路板的电源系统设计团队面对的挑战就更为不利。阻抗点(POL)电源的容限拒绝日益严苛,已相似2%至3%,误差支出还包括阻抗Q时的DC准确度、纹波和瞬态位移。请注意,0.9V电源的3%仅有为27mV。

在电源电压上升、处理器中塞进更加多内核的同时,电流值却在下降,甚至多达了100A。在数百安培电流流经电源及地平面的情况下维持数十毫伏的准确度是一个不利的PDN(配电网络)设计任务。

与此同时,人们还在竭力提升处置能量的效率,以减少数据中心电费和加热成本。随着电路板温度相似100oC,服务器机箱也显得更加热。

设计周期更加较短,但是,视裕度测试结果的有所不同而有所不同,同时为了符合有所不同市场及客户的独有市场需求,设计方案在最后一分钟依然必须各种改动。对于有多个电源的电路板,排序仍然是一种少见拒绝,但是这种拒绝显得更加简单了,因为电源数量多达20至50个,而且横跨了多种功率域。  迄今为止的解决方案  诸如排序、监控、监控和裕度调节等电源管理任务仍然由一堆杂乱无章的组件已完成,还包括监察器、排序器、ADC、DAC、放大器和微控制器。

使这些分立器件协调一致地工作占有了大部分设计时间。集成型解决方案源自具备用作裕度调节、ADC监控和EEPROM故障记录之可选功能的监控器和排序器。

但是这些器件在修整、裕度调节和监控方面的电压准确度佳。另外还有片内系统(SoC)器件,此类器件构建了许多独立国家的数字门和具备ADC、DAC、较为器及PWM输入的逻辑电路。由于不具备任何的电源管理架构,因此即使面临最基本的任务,这些器件也必须展开大量的编程,从而花费宽约数月的时间来已完成设计和检验工作。

  由于人们极力前进电源系统的数字化管理,因此产生了各种数字电源解决方案,这些解决方案的DC/DC转换器环路使用了ADC、数字补偿器和数字PWM。由于这种采样系统固有的分析,数字环路在电源输入电压中产生了更大的噪声和纹波。

而且,这类系统往往有较快的瞬态号召、准确度佳甚至有可能经常出现不规律、不能预期的运营展现出。而另一方面,仿真环路速度更加慢、噪声更加较低、更加可预测。

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管理多个电源时,必须对POL电源展开数字化配备以及与其展开数字化通信,但是电源环路本身仍然可以维持是仿真的,这样就可以同时充分利用仿真和数字技术的优势。  原始解决方案  凌力尔特仍然牢记POL电源发展趋势,早已从头开始设计了一种原始的数字电源系统管理(DPSM)解决方案。

其核心理念就是,电源环路仍然维持是仿真的,同时减少数字模块和数字控制。该解决方案如图1右图。

这个DPSM系列还包括多种可互操作的器件,有的有内置DC/DC切换,有的则没,如图2右图。所有这些器件都通过业界标准PMBus模块与电路板上的控制器通信。

自由选择PMBus可实现固件器重,有助节省设计时间。对于那些选用自律工作而需要研发代码的工程师,凌力尔特还获取工程级开发软件LTpowerPlay,以自定义器件配备。

  图1:凌力尔特的DPSM架构。POL电源依然维持是仿真的,同时减少了数字通信及数字控制。

  AnalogMonitoringandControl:仿真监控与掌控  USB-to-PMBus:USB至PMBus  BoardController:电路板控制器  LOGIC:逻辑电路  图2:凌力尔特DPSM器件类型,视所掌控的电源轨数量的有所不同而有所不同,每一类都获取多款器件。


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