利用數(shù)字電源系統(tǒng)管理降低數(shù)據(jù)中心的功耗

LTC3880/-1可編程控制參數(shù)包括輸出電壓、裕度調(diào)節(jié)、電流限值、輸入和輸出監(jiān)控限值、上電排序和跟蹤、開關(guān)頻率、識(shí)別及可追溯性數(shù)據(jù)。片內(nèi)精準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和EEPROM允許收集穩(wěn)壓器配置設(shè)定值和遙測(cè)變量值，包括輸入和輸出電壓及電流、占空比、溫度以及故障記錄，并對(duì)這些設(shè)定值和變量進(jìn)行非易失性存儲(chǔ)。下面的表1羅列了可采用LTC3880/-1 進(jìn)行編程的一些參數(shù)、其高分辨率、遙測(cè)回讀能力和替代解決方案。

表1：某些LTC3880/-1 可編程參數(shù)以及遙測(cè)回讀能力和準(zhǔn)確度

LTC3880/-1的配置可以很容易地通過器件的I2C串行接口保存到內(nèi)部EEPROM中。由于配置存儲(chǔ)在芯片上，所以該控制器可以自主上電，而不會(huì)增加主處理器的負(fù)擔(dān)。輸出電壓、開關(guān)頻率、相位和器件地址的缺省設(shè)置可以選擇通過外部電阻分壓器進(jìn)行配置。多種設(shè)計(jì)可以非常容易地在固件中校準(zhǔn)和配置，以為一系列應(yīng)用優(yōu)化單個(gè)硬件設(shè)計(jì)。

模擬控制環(huán)路

LTC3880/-1是一款適合眾多功能(例如：輸出電壓、電流限制設(shè)定點(diǎn)和排序等等)的數(shù)字式可編程DC/DC控制器，但它具有一個(gè)旨在實(shí)現(xiàn)最佳環(huán)路穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)的模擬反饋控制環(huán)路，而沒有數(shù)字控制環(huán)路的量化效應(yīng)。

圖2示出了采用模擬反饋控制環(huán)路和數(shù)字反饋控制環(huán)路時(shí)，控制器IC內(nèi)部不同的斜坡曲線。模擬環(huán)路具有一個(gè)平滑的斜坡，而數(shù)字環(huán)路則類似于一個(gè)階躍函數(shù)——這會(huì)引起穩(wěn)定性問題、減緩瞬態(tài)響應(yīng)速度、并在某些應(yīng)用中導(dǎo)致需要增加輸出電容，而且，數(shù)字環(huán)路的量化效應(yīng)將造成輸出紋波增大。

圖2：LTC3880 的模擬控制環(huán)路與數(shù)字控制環(huán)路的比較

LTC3880 的模擬控制環(huán)路的優(yōu)點(diǎn)之一是它能夠采用比數(shù)字控制環(huán)路替代方案小50% 的輸出電容，而且穩(wěn)定性更佳(實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定所需的時(shí)間較短)。此外，數(shù)字控制瞬態(tài)響應(yīng)在穩(wěn)定之前還會(huì)出現(xiàn)振蕩，這是由于量化效應(yīng)及其ADC 分辨率的局限性所造成的。圖3示出模擬控制環(huán)路與數(shù)字控制環(huán)路的瞬態(tài)響應(yīng)之比較。

圖3：25A 階躍時(shí)模擬控制環(huán)路與數(shù)字控制環(huán)路的瞬態(tài)響應(yīng)比較(對(duì)于一個(gè)工作頻率為400kHz 的12VIN至1.2VOUT DC/DC 轉(zhuǎn)換器)

此外，因ADC、數(shù)字補(bǔ)償器和數(shù)字PWM 而產(chǎn)生的數(shù)字控制環(huán)路量化效應(yīng)還將給輸出紋波增加額外的電壓(取決于ADC 的分辨率和環(huán)路設(shè)計(jì))。與此相反，模擬控制環(huán)路則不存在這種額外的輸出紋波電壓。

編程LTpowerPlay軟件和GUI

LTC3880 得到了具有易用型圖形用戶界面(GUI)的LTpowerPlay軟件開發(fā)系統(tǒng)的支持。圖4中給出的GUI截屏圖示出了多項(xiàng)功能的控制方法，例如：輸出電壓、保護(hù)限值、接通/關(guān)斷斜坡以及少量的波形(包括多個(gè)電源軌的排序及遙測(cè)曲線)。這款強(qiáng)大的GUI 軟件可從凌力爾特公司的網(wǎng)站免費(fèi)下載，并能與其他的凌力爾特轉(zhuǎn)換器和監(jiān)控器件配合工作，以輕松快捷地開發(fā)多電壓軌系統(tǒng)。

圖4：LTpowerPlay的GUI截屏圖

結(jié)論

數(shù)字電源的主要優(yōu)點(diǎn)之一是具備預(yù)知電源系統(tǒng)故障并啟動(dòng)保護(hù)性措施的潛力，這得益于實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)的提供。也許最重要的一點(diǎn)是：具有數(shù)字管理功能的DC/DC 轉(zhuǎn)換器將使得設(shè)計(jì)人員能夠開發(fā)出“綠色”電源系統(tǒng)，此類電源系統(tǒng)可滿足目標(biāo)性能、且能夠通過重新編排工作流程并將某些任務(wù)轉(zhuǎn)移至那些工作量不足的服務(wù)器(從而可將其他的服務(wù)器關(guān)斷)來確定何時(shí)降低總功耗。由于在負(fù)載點(diǎn)、電路板、支架、甚至安裝級(jí)上的能源使用量極少，因而有助于降低基礎(chǔ)設(shè)施成本以及產(chǎn)品生命周期中的總擁有成本。

數(shù)字電源系統(tǒng)管理的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠減低設(shè)計(jì)成本和加快產(chǎn)品的上市速度。通過采用一種具直觀的GUI集成開發(fā)環(huán)境，可以高效地開發(fā)復(fù)雜的多軌系統(tǒng)。此類系統(tǒng)還通過利用GUI(而不是焊接裝配)進(jìn)行調(diào)整而簡(jiǎn)化了在線測(cè)試(ICT)和電路板調(diào)試。

關(guān)于數(shù)字電源的定義及其優(yōu)點(diǎn)，如今的情況變得讓人迷惑不解。因此，數(shù)字電源的潛在用戶有必要就其希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)以及數(shù)字電源系統(tǒng)管理的優(yōu)點(diǎn)是否適合其產(chǎn)品和客戶而做好調(diào)查。他們必需確定自己所選擇的公司擁有高性能的模擬器件、廣受歡迎且易于使用的軟件包、以及一支受過良好教育、愿意為客戶提供所需幫助的技術(shù)支持隊(duì)伍。幸運(yùn)的是，這樣的公司是存在的.