Digital strømstyringsteknologi og applikation
Denne artikel introducerer de grundlæggende egenskaber ved digital strømforsyning, fordelene ved digital strømforsyning sammenlignet med analog strømforsyning og hovedindholdet i digital strømstyring, og introducerer også anvendelsen af digital strømstyringsteknologi.
Den nye generation af integrerede kredsløb kræver en strømforsyningsspænding på 3,3V, 1,8V eller endnu lavere. En enkelt enhed har brug for flere spændinger for at levere strøm, og strømbehovet er stort, og spændingen skal påføres enheden på det korrekte tidspunkt. Spændingerne, der driver disse enheder, skal genereres på kortet (helst tæt på enhederne) for at minimere spændingsfald og stabilisere spændingen. Højtydende DC/DC-omformere er velegnede til bredområde input og kan bruges som isolerede strømforsyninger eller ikke-isolerede point-of-load-konvertere. Derfor har de fleste indbyggede strømforsyningssystemer vedtaget DC/DC-konverteringsmoduler som hoveddelen af strømforsyningen. Et komplet og sundt strømsystem kan dog ikke bygges uden strømstyringskredsløb. Indholdet af strømstyring omfatter: strømsystemovervågning, sekventering og sporing, overvågning og fejlsikker. Strømstyringsenheder håndterer funktioner såsom common-mode afvisning, opstartsbegrænsning, kontrol af opstart og nedlukning og endda effektfaktorkorrektion ved indgangen. Strømstyringsenheden, der er konfigureret på udgangssiden, styrer opstartssekvensen og udgangsspændingsreguleringen og giver tilsvarende fejlbeskyttelse for over-underspænding og overstrøm. Figur 1 Applikationsbeskyttelse af strømstyringsenheder i isolerede AC/DC-strømsystemer. Alle relevante funktionelle kredsløb skal være isoleret fra hovedkredsløbet.
Detaljeret forklaring af digital strømstyringsteknologi og anvendelse
det
Dedikerede digitale strømstyringsenheder har større fordele med hensyn til omkostninger, udviklingscyklus og pålidelighed end almindeligt anvendte analoge kredsløb eller mikrocontrollere, programmerbare logiske enheder og andre metoder. En ny generation af digitale strømstyringsenheder integrerer en hurtig ADC, der kan opfylde overvågningskravene i realtid, hvilket gør den i stand til at afspejle fejl hurtigere end off-chip ADC'en i en mikrocontroller til generelle formål. Overvågningsdataene overføres til strømforsyningens hovedcontroller gennem I2C- eller PMBus-bussen for at opnå præcise spændingsreguleringsindstillinger, fejlbeskyttelse og andre funktioner. Et internt ur muliggør fejllogning. For multi-output strømsystemet læser den digitale strøm hovedcontroller overvågningsdataene for hver udgang fra administrationsenheden på hver udgangsterminal i realtid gennem busgrænsefladen, hvilket realiserer den omfattende overvågning af strømsystemet. Når softwaredesignet er godkendt, kan de samme kildefiler og konfigurationsfiler bruges til alle produkter i designet, og ydeevnen er konsistent fra enhed til enhed, mens analoge kredsløb vil have forskellig ydeevne på grund af forskelle i selve komponenterne.
Traditionelle strømsystemstyringskredsløb, der er afhængige af analoge kredsløb til at implementere strømstyring og indstille forskellige parametre gennem forstærkere, komparatorer og RC-tidsforsinkelser, er ikke længere så overlegne som digitale strømstyringsenheder. Med uddybningen af designet vil komponenterne ikke længere ændre sig med ændringen af parametrene, og printkortet skal ikke længere genbehandles gentagne gange. Brug af en speciel digital strømstyringsenhed, der gør det muligt for konfigurationssoftwaren at indstille driftsparametrene. Ændringer under design kan nemt implementeres i software uden hardwareændringer. Konfigurationssoftwaren kræver kun, at designeren justerer nogle få parametre. Når alle parametre er indstillet, kan de downloades til den digitale strømstyringsenhed via I2C-porten med programmeringsdownloadlinjen. Figur 2 er et blokdiagram over de interne funktionelle enheder i en typisk strømstyringsenhed.
Detaljeret forklaring af digital strømstyringsteknologi og anvendelse
Ud over anvendelsen af specielle integrerede strømstyringskredsløb i overvågningen af strømsystemer har den nye generation af integrerede kredsløb også tilføjet funktioner til at reducere strømforbruget og delvis strømstyring i sit eget design, hvilket giver digital strøm og digital strømstyring. enhedens kommunikationsgrænseflade. Dette er blevet afspejlet i avancerede digitale processorer. Gennem kommunikationen mellem den digitale processor, DC/DC-konverteren og den digitale strømstyringsenhed kan processoren automatisk justere den nødvendige strømforsyningsspænding i henhold til dens aktuelle behandlingshastighed og opgaveintensitet. Den digitale strømforsyning og strømstyringsenhed indeholder flere registre. Når spændingen påkrævet af processoren ændres, modtager den nye data gennem bussen for at konfigurere de relevante registre, eller finder de relevante indstillingsværdier i opslagstabellen for den digitale strømforsynings interne program. Denne form for ordning er ved at blive den almindelige applikation inden for områder med strenge krav til strømforbrug. For processorer med separate strømforsyninger til interne dele kan de funktionelle enheder i standby- eller dvaletilstand slukkes helt, hvilket vil reducere strømforbruget yderligere, men stille højere krav til strømforsyningsstyring. Ikke kun udgangsportene øges, men også indstillingen og overvågningen af forskellige porte vil øge kompleksiteten af programmet i den digitale strømstyringsenhed markant. Hardware-ydeevnemonitoren inde i processoren kan levere den laveste forsyningsspænding inden for en bestemt tid. Informationen fra skærmen kommer direkte inde fra processoren, så overvågningssystemets lukkede sløjfe er helt inde i processorchippen, hvilket realiserer SOC-designet for strømstyring.
