假设您考虑到软件团队相关于其硬件同伴所具有的以下优势,那么就能够体会出:电源体系规划师和数字 ASIC/FPGA/微处理器电路板规划人员关于从事软件工程的同事略感 “仰慕” 或许是合乎情理的。
● 电路板硬件规划需求耗时几天乃至数周,相比之下,从编写软件代码到调查其作用之间的时刻延迟要短得多。对产品上市进程形成最大约束的是其编码和测验生产率,而与其他要素关系不大。
● 软件更新是根据需求 “推送” 给客户,用以修补缝隙和改善现场运用功用。硬件更新则必需召回电路板进行返工。
● 他们能够在舒适的小隔间里经过记载的数据轻松地盯梢其代码的功用。功用瓶颈一会儿就能够确认,因而能在未来完结快速改善。而在另一块场地上,硬件工程师们则是一连几天呆在试验室里,运用电压计和示波器探头弯腰驼背地的 “捣鼓” 各种电路板。
● 他们编写一组中心模块代码,随后针对不同的客户和商场需求进行相应的修正。定制的硬件则需求改变组件和物料清单(BOM),因而冒着规划产生分歧的危险。
电源体系规划师面临的应战日益严峻
使问题愈加严峻的是,跟着纳米级处理器(ASIC、FPGA、微处理器、DSP) 的电源电压继续下降至现在的缺乏1V,新式数字电路板的电源体系规划团队面临的应战就愈加严峻。负载点(POL)电源的容限要求日益严厉,已挨近2%至3%,差错预算包含负载步进时的DC准确度、纹波和瞬态偏移。请注意,0.9V 电源的3%仅为27mV。在电源电压下降、处理器中塞进更多内核的一起,电流值却在上升,乃至超过了100A。在数百安培电流流经电源及地平面的情况下坚持数十毫伏的准确度是一个严峻的PDN(配电网络)规划使命。与此一起,人们还在极力进步处理能量的功率,以下降数据中心电费和冷却本钱。跟着电路板温度挨近100oC,服务器机箱也变得越来越热。规划周期越来越短,可是,视裕度测验成果的不同而不同,一起为了满意不同商场及客户的共同需求,规划方案在最终一分钟依然需求各种修正。关于有多个电源的电路板,排序一向是一种常见要求,可是这种要求变得越来越杂乱了,因为电源数量多达 20 至50个,并且跨过了多种功率域。
迄今为止的解决方案
比如排序、监控、监督和裕度调理等电源办理使命一向由一堆乱七八糟的组件完结,包含督查器、排序器、ADC、DAC、放大器和微操控器。使这些分立器材和谐一致地作业占有了大部分规划时刻。集成型解决方案源于具有用于裕度调理、ADC 监督和 EEPROM 毛病记载之附加功用的监控器和排序器。可是这些器材在修整、裕度调理和监督方面的电压准确度欠佳。别的还有片内体系 (SoC) 器材,此类器材集成了许多独立的数字门和具有 ADC、DAC、比较器及 PWM 输出的逻辑电路。因为不具备任何的电源办理架构,因而即便面临最基本的使命,这些器材也需求进行很多的编程,然后消耗长达数月的时刻来完结规划和验证作业。
因为人们极力推动电源体系的数字化办理,因而产生了各种数字电源解决方案,这些解决方案的DC/DC 转化器环路采用了ADC、数字补偿器和数字 PWM。因为这种采样体系固有的量化,数字环路在电源输出电压中产生了更大的噪声和纹波。并且,这类体系往往有较慢的瞬态呼应、准确度欠佳乃至或许呈现不规则、不行预期的运转体现。而另一方面,模仿环路速度更快、噪声更低、更可猜测。办理多个电源时,需求对POL电源进行数字化装备以及与其进行数字化通讯,可是电源环路自身依然能够坚持是模仿的,这样就能够一起充分利用模仿和数字技能的优势。
完好解决方案
凌力尔特一向紧记POL电源发展趋势,现已从头开始规划了一种完好的数字电源体系办理(DPSM) 解决方案。其中心理念便是,电源环路依然坚持是模仿的,一起添加数字接口和数字操控。该解决方案如图1所示。这个DPSM 系列包含多种可互操作的器材,有的有内置DC/DC转化,有的则没有,如图2所示。所有这些器材都经过业界规范PMBus接口与电路板上的操控器通讯。挑选PMBus可完结固件重用,有助于节约规划时刻。关于那些首选自主作业而无需开发代码的工程师,凌力尔特还供给工程级开发软件LTpowerPlay,以定制器材装备。
图1:凌力尔特的DPSM架构。POL电源依然坚持是模仿的,一起添加了数字通讯及数字操控。
(Analog Monitoring and Control:模仿监督与操控;USB-to-PMBus:USB 至 PMBus;Board Controller:电路板操控器;LOGIC:逻辑电路。)
图2:凌力尔特DPSM器材类型,视所操控的电源轨数量的不同而不同,每一类都供给多款器材。