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使用智能电源转换器全面提高体系功能

一年前,整个电源行业的流行语就是智能,该行业的专家和市场分析师们似乎都认同电源行业的未来属于数字电源管理,而且几家领先的电源制造商

一年前,整个电源职业的盛行语便是“智能”,该职业的专家和商场剖析师们好像都认同电源职业的未来归于数字电源办理,并且几家抢先的电源制作商也都先后发布了数字可编程产品。本文着眼于智能电源转化方面的一些近期开展,力求为该职业描绘出一幅中期路线图。

PMBus协议破除专有技能独占

一向以来,AC/DC和DC/DC电源转化开展的要点首要都在下降本钱、缩小尺度、进步功率和提高功率密度上,随之而来的要求便是习惯半导体器材不断下降的作业电压和不断增大的电流需求。最近几年,又呈现了一种新的规划方针,即经过整合更多智能化功用以增强体系级功用,首要是装备、操控和监控功用,然后协助用户下降产品总本钱。

开端,首要作业会集在数字通讯范畴,有许多总线标准一起竞赛在该范畴的主导地位。但是,因为短少职业规模的一致,然后导致各电源芯片制作商开宣布各不相同的计划,成果每家都有自己的专有架构和软件。鉴于此种状况,2004年10月,Astec Power和Artesyn Technologies两家公司联合6家国际尖端半导体制作商,一起创立了PMBus协议,力求经过协议的来处理专有电源处理计划及其相关的授权协议约束。

PMBus是一套真实的敞开标准数字电源办理协议,它全面界说了各个电源和转化器之间彼此通讯所需的传输和物理接口以及指令言语。该协议的第一版于2005年3月正式发布,其一切权搬运给体系办理接口论坛(System Management Interface Forum)。体系办理接口论坛(www.powerSIG.com)是一个独立的特别兴趣小组,担任该标准的开展和推行。最新的标准草案Revision 1.1X2已于2006年4月发布。

PMBus总线传输层是建立在低本钱的1.1版体系办理总线(SMBus)基础上的。而1.1版SMBus则是工业标准I2C总线的一个更健全的版别,具有数据包检错和主机告诉功用。除了SMBus的时钟、数据和中止线之外,PMBus协议还界说了两个硬连线信号供电源转化器件运用:一个是操控信号,与总线上接收到的指令一起效果,来开关独自的从器材;另一个是可选的“写维护”信号,用于维护存储器中的数据不会进行任何改动。一种典型的总线完成方框图见图1。

SMBALERT信号答应从器材中止体系的主设备(主机或总线)。这一安排从本质上就比让主器材不间断地来选取从器材更便利,并且给主处理器带来的担负也更小,然后使规划师更简单完成工作驱动的闭环操控计划。并且,PMBus协议规则,一切从器材要么有必要将默许的装备数据存储在非易失存储器中,要么就有必要选用管脚编程,也便是说从器材有必要能在没有总线通讯的状况下发动。选用该总线的计划,体系发动时刻远短于商场上的其他数字操控计划,因为其他计划都要求主器材在上电初始化程序中装备一切从器材。


图1:根据PMBus的数字电源办理的典型衔接方框图。

PMBus正在被越来越多的厂商承受。迄今为止,现已有30家国际抢先的电源和半导体制作商选用了该总线标准。最近的一家是2006年9月宣称参加PMBus安排的英特尔公司,该公司宣称信任PMBus将是最佳的电源和热办理接口,并且他们计划协助推进该标准开展,以便满意企业数据中心的运用需求。

分布式电源体系处于抢先地位

近几年,分布式电源体系,包含阻隔式AC/DC前端和多个非阻隔式DC/DC转化器(有时也叫做非阻隔式负载点(POL)转化器)十分盛行,乃至有人说是为板上半导体器材供给终究电压的必不可少的办法。根据此类电源体系的分布式特性日益明显,并且职业界对电源器材(例如SMBus)中的数字通讯技能也比较了解,因此这类体系,尤其是DC/DC负载转化器,天经地义成为数字化的一个抱负挑选,然后或许好不惊讶地最早成为商场上的干流数字可编程电源转化产品。

例如,大力支持PMBus协议的Artesyn就现已在试销一款带PMBus的POL转化器产品。该产品在电路规划师中好评如潮。虽然现在商场受专利诉讼的影响,相关的半导体开发一向坚持快速开展,并且在数字技能展示魅力的体系级电源办理范畴,电源转化商场的其他区域的开展也适当活泼。

数字操控的硬件已呈现

PMBus完成者论坛(PMBus Implementers Forum)现在列出了八家抢先的半导体公司规划的多款数字电源办理芯片,每一款都具有契合PMBus协议的数字操控接口和翔实的PMBus指令集。该论坛的成员都是大名鼎鼎的半导体公司,例如凌力尔特、美信%&&&&&%、Primarion、Silicon Laboratories、TI和Zilker Labs。


图3:Astec的DTX系列阻隔式砖型电源产品选用带扩展PMBus指令集的全数字规划

这些数字电源操控芯片的呈现意味着智能电源转化产品的用量正在添加,不过商场的起飞相对还比较慢。事实上,AC/DC电源选用数字接口进行监控和陈述成果现已有几年了。例如,许多服务器运用中的电源就选用了电源办理接口(PSMI)完成电压、电流、温度和电扇的监控。因为PSMI现已选用了SMBus进行通讯,因此向根据PMBus的操控过渡,将数字操控的运用扩展至监控之外,并用于完成由主体系进行的自动电源办理,也就成为自但是然的工作。此外,AD/DC电源也开端更多地运用数字接口进行装备和设置,ASTEC的iMP系列电源便是一个很好的比如,这些电源能供给强壮的根据PMBus的可编程装备功用。

现在,人们遍及仍以为数字可编程电源和转化器比相应的但不如它们灵敏的模仿器材贵得太多,制作商们也一向在苦口婆心地解说说这是因为前期产品以及对体系级电源的本钱剖析不全面而带来的误解。事实上,只需运用妥当,新式智能电源所供给的先进的体系级操控功用反而能下降体系的全体本钱。此外,关于数字操控的DC/DC砖型转化器引脚摆放标准(pin-out standard),业界还有争议,如安在更小型的外形结构上安置额定的信号线也是一项应战,人们忧虑制作商要去哪里寻觅这些额定的空间,尤其是在体积只要本来的1/16的时分。

但是,大多数工业剖析师都估计智能电源转化产品行将开端快速开展。图2给出了数字操控方面的开展猜测图,即使是最保存的一条上升曲线也估计,到2010年,数字操控的电源产品将占有整个商场的40%。这些增加图是针对AD/DC电源和电信专用DC/DC转化器的,但据猜测,标准阻隔式砖型DC/DC转化器也有相似的改变,到2010年,数字操控的产品将占商场的35%~65%。


图2:数字电源操控产品的增加曲线图。


图4:Artesyn的新式中心总线转化器ATC210装备了I2C串行总线和直接高速接口用于监控、陈述和毛病阀值的数字编程


图5:Astec的iMP系列AC/DC智能电源具有强壮的根据PMBus的编程和监控功用

例如,在曩昔这一年,同归于艾默生网络电源的Astec Power和Artesyn就现已推出了契合PMBus标准的DC/DC转化器和AC/DC电源,以及I2C操控的中心总线转化器(IBC)。数字操控开展成为电源转化产品的干流所要花的时刻或许比人们估计的还要长,现在看来,将其看作正常的开展或许比将其看作革命性的开展更好一些。不过,要否定数字操控在电源转化产品中的未来潜力仍是需求很大勇气的。

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