EXAR創(chuàng)新多路數(shù)字電源解決方案

現(xiàn)今的電子系統(tǒng)更多的依賴于數(shù)字設(shè)計(jì)，從分立的邏輯門到復(fù)雜的FPGA、CPLD以及DSP，數(shù)字化進(jìn)程加劇。隨之帶來的是對電源的設(shè)計(jì)要求越來越高，電源之間的交互、控制以及如何簡化電源設(shè)計(jì)為眾多工程師所關(guān)注，而數(shù)字電源控制技術(shù)的低成本、靈活性與堪比模擬電源的穩(wěn)定性則成為實(shí)現(xiàn)這一夢想的關(guān)鍵。

Exar PowerXR數(shù)字電源解決方案——XRP77XX系列芯片的“數(shù)字”特性完全摒棄了傳統(tǒng)電源所需的外部無源控制元件，成功集數(shù)字與模擬兩個領(lǐng)域的頂級性能于一身，將開發(fā)時間由數(shù)周縮短至數(shù)個小時，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師得以將產(chǎn)品快速投放市場，贏得顯著競爭優(yōu)勢。同時，針對不斷變化的設(shè)計(jì)需求和條件，PowerXR數(shù)字電源解決方案還具有完全的可適應(yīng)性和可再用性。

現(xiàn)代系統(tǒng)對電源的要求

現(xiàn)代系統(tǒng)對電源方案提出了更為嚴(yán)苛的要求，概括起來分別是三個不僅僅。不僅僅只是功率轉(zhuǎn)換，功率轉(zhuǎn)換能夠滿足系統(tǒng)的最基本需求;不僅僅只是時序、功率管理，功率管理提升了系統(tǒng)的靈活性;不僅僅只是電源通訊，通訊提升了系統(tǒng)的智能性。綜合來看，現(xiàn)代系統(tǒng)需要電源同時具備以上三種能力，同時還要簡單易用并且便宜。

PowerXR數(shù)字電源

EXAR的PowerXR數(shù)字電源具有眾多優(yōu)勢，那么，它能給設(shè)計(jì)帶來什么呢?

首先，在硬件方面，單芯片解決方案代替了數(shù)十個IC才能完成的功能。完整的電源管理帶來更高的系統(tǒng)可靠性，并且集成MOS驅(qū)動。在全溫度范圍內(nèi)有著更好的穩(wěn)壓精度;具有高功率密度。效率高，方案可以達(dá)到大于90%的效率。

其次，在軟件方面，PowerXR具有簡易的開發(fā)環(huán)境并且支持重復(fù)編程。

最后，在通信方面，PowerXR具有完整的電源監(jiān)控并可以輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

PowerXR數(shù)字電源功能功能框圖如圖1所示。實(shí)現(xiàn)的功能如下：

圖1 PowerXR數(shù)字電源功能功能框圖

•單電源供電(4.75V~25V)

•獨(dú)立的四(三)通道集成高電流驅(qū)動

的降壓控制器

• 3.3V 或者5V數(shù)字可選待機(jī)LDO

•最高1.5MHz開關(guān)頻率

•優(yōu)化的狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)，只需要200個

左右寄存器

• 6個可配置輸入/輸出口

• I2C完全可編程

•數(shù)字延遲以及斜率控制

•電壓、電流、溫度以及狀態(tài)監(jiān)控

PowerXR應(yīng)用原理圖如圖2所示。

圖2 PowerXR應(yīng)用原理圖

PowerXR數(shù)字電源控制器方框圖如圖3所示。數(shù)字功率控制如圖3中上面的紅色框所示，數(shù)字功率管理部分如中間的藍(lán)色框所示，數(shù)字通信部分如圖中下面的紅框所示。

圖3 PowerXR數(shù)字電源控制器方框圖

PowerXR技術(shù)概況如下：

• 0.18μm BiCMOS混合信號工藝

•低功耗1.8V數(shù)字內(nèi)核

•狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)，不需要執(zhí)行代碼、固件

• 30多項(xiàng)數(shù)字電源核心專利

•只需要配置200個左右狀態(tài)寄存器

通過對內(nèi)部各寄存器的靈活配置，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的系統(tǒng)電源需求。PowerXR反饋ADC，相當(dāng)于具有兩個輸入范圍的9位分辨率ADC。在數(shù)字PWM設(shè)計(jì)方面，計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)方式要得到1.5MHz的開關(guān)頻率，采用8位計(jì)數(shù)器，需要384MHz時鐘，功耗大。Exar采用DLL和Sigma Delta控制方式，1.5MHz的開關(guān)頻率，8位分辨率只需要48MHz的內(nèi)部時鐘，而800kHz的開關(guān)頻率，只需要25.6MHz的內(nèi)部時鐘。