便攜式產品電源管理的新方案

　　 隨著移動電話、筆記本電腦、數碼相機、攝錄像機、MP3播放機等便攜裝置的迅速發(fā)展，對電源和電源管理提出了更高的要求。電源系統(tǒng)面對：

　　?系統(tǒng)日益增加的復雜性；

　　?需要管理更多電壓、更低電壓以及更寬的輸入電壓范圍；

　　?系統(tǒng)空間越來越小，功能越來越多，功率越來越高；

　　?高性價比要求。

圖1在PMBus規(guī)范實現中，SMBus提供主計算機或系統(tǒng)管理器與PMBus依從器件之間的串行通信

　　面對這些嚴峻的挑戰(zhàn)，制造廠家推出各種解決方案，使得電源和電源管理技術日新月異，新產品、新結構、新協(xié)議、新解決方案層出不窮。

　　除便攜裝置所用電源面對嚴峻挑戰(zhàn)外，計算機、通信、工業(yè)、消費電子、汽車、儀器儀表等所用電源面對提高電源效率、降低待機功耗的挑戰(zhàn)。

　　數字電源管理

　　數字電源控制協(xié)議

　　控制電源轉換和管理器件的數字通信協(xié)議__新PMBus(電源管理總線)于2005年發(fā)布標準規(guī)范。一些電源和半導體公司，如Artesyn 　　Technologies 、Astec/Emerson Network Power 、Intersil Corp. 、Microchip Technology 、Summit Microelectronics 、Texas 　　Instruments 、Volterra Semiconductor　、Zilker Labs Inc.等參與此協(xié)議的共同研究。用PMBus，根據標準命令集可以配置、監(jiān)控和維護電源轉換器。設計人員可以用PMBus命令來設置電源的工作參量、監(jiān)控電源工作和執(zhí)行正確的測量來響應失效或工作報警。僅僅靠重新編程設置電源輸出電壓性能能使同一硬件提供不同的輸出電壓。PMBus系統(tǒng)的監(jiān)控和維護性能能夠增強系統(tǒng)的可靠性和可用性。

　　實現PMBus規(guī)范需要電源和相關IC的設計要遵從所要求的接口和命令。例如，在實現PMBus規(guī)范時，SMBus(系統(tǒng)管理總線)提供主計算機或系統(tǒng)控制器與PMBus依從器件之間的串行通信(圖1)。在實現PMBus規(guī)范時，PMBus協(xié)議將使能多源電源管理產品。設計人員能夠用標準命令集控制PMBus依從的電源轉換器。

　　數字電源管理器

　　Power-One公司的第二代IBA(中間總線結構)控制器從模塊變?yōu)閱纹?。單片數字IBA控制器ZM7332可以控制高達32個數字POL(負載點)、4個簡單的LDO(低壓降)穩(wěn)壓器、VRM(電壓穩(wěn)壓器模塊)等。在典型的應用中，系統(tǒng)中有4組Z-One POL(圖2)，每組由1個或多個POL轉換器構成。單片DPM(數字電源管理器)控制器可由用戶編程失效管理配置和規(guī)定容限功能、監(jiān)控、啟動功能以及報告轉換行為。用戶可以通過I2C總線在產品開發(fā)和應用期間的任何時間改變可編程的參量。DPM可以觸發(fā)任選的保安電路并為中間總線電壓提供欠壓和過壓保護。DPM也可以管理模擬POL或LDO以及需要開/關功能或監(jiān)控的任何事情。每個器件都有1個地址并配置在1個組中?？梢跃幊淌鼓苄盘柕臉O性和輔助器件的失效數據。

　　數字電源

　　TI公司的Fusion Digital PowerTM解決方案把模擬電源管理和數字信號處理結合在一起，使電源系統(tǒng)更智能、更可靠，使得數字控制電源系統(tǒng)以極具競爭力的低成本實現更高的性能和設計靈活性。Fusion Digital PowerTM解決方案包括數字電源控制器UCD9k、數字電源PWM控制器UCD8K和數字電源驅動器UCD7K。該數字電源解決方案支持從AC線路到負載點應用的電源系統(tǒng)，包括電信設備、計算機服務器、數據中心電源系統(tǒng)。

圖2　DPM控制器應用電路

　　POL電源模塊

　　非隔離式插入負載點電源模塊

　　TI公司的T2系列非隔離式插入負載點電源模塊支持4.5V~14V輸入電壓范圍的降壓DC/DC轉換，可調輸出電壓能夠在輸出電流高達50A時下降至0.7V，非常適合于IBA應用。圖3示出T2電源模塊的應用電路。T2模塊集成了最新的TurboTransTM技術和SmartSync功能。創(chuàng)新的TurboTransTM技術使電源設計人員利用單個外部電阻器就可動態(tài)地“調節(jié)”模塊，從而滿足特定的瞬態(tài)負載要求。此技術能大幅度降低所需電容，使輸出電容降低5~8倍。從而節(jié)省電容成本和PCB空間。最終可加快瞬態(tài)響應，使輸出電壓偏移降低40%。T2電源模塊的SmartSync功能使電源設計人員能將多個T2電源模塊的開關頻率同步到特定的頻率。因此，設計人員可以將電源模塊同步到能使效率最大化和功耗最小化的頻率。由于解決了同步問題，就能夠消除差頻，同步化的電源模塊更易于實現EMI濾波，從而滿足對噪聲敏感的RF系統(tǒng)的輻射要求。也可以在不同的相位角同步電源模塊，降低POL輸入電容。T2電源模塊還具有DSP要求的1.5% DC容差、Auto-TrackTM排序技術、預偏置啟動、差分遠程感測、開/關機控制、過濾保護、過溫保護、欠壓鎖定等特性。