直流電源管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖6：充電泵IC通過利用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)對(duì)兩個(gè)或更多的電容進(jìn)行充放電來提供DC/DC電壓轉(zhuǎn)換功能。C1電容對(duì)C2電容反復(fù)充電，C2保持電荷并對(duì)輸出電壓濾波。

數(shù)字電源控制

數(shù)字電源控制使得控制、監(jiān)視和維護(hù)電源管理子系統(tǒng)成為可能。這種控制可以用Power-One公司的Z-One技術(shù)實(shí)現(xiàn)，也可以用電源和半導(dǎo)體公司聯(lián)盟開發(fā)的電源管理總線(PMBus)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)現(xiàn)。Z-One系統(tǒng)允許單個(gè)數(shù)字電源管理器集中控制分布式負(fù)載點(diǎn)電源穩(wěn)壓器。

PMBus特性與Z-One技術(shù)類似。它這是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，定義了用于控制電源轉(zhuǎn)換器件的數(shù)字通信協(xié)議。PMBus允許工程師根據(jù)一套標(biāo)準(zhǔn)的命令集配置、監(jiān)視和維護(hù)電源轉(zhuǎn)換器。

設(shè)計(jì)工程師可以利用PMBus命令設(shè)置電源的工作參數(shù)、監(jiān)視電源運(yùn)行，并根據(jù)故障或工作告警執(zhí)行校正措施。設(shè)置電源輸出電壓的能力允許通過重新編程使相同硬件輸出不同的電壓值。PMBus系統(tǒng)的監(jiān)視和維護(hù)能力還進(jìn)一步增強(qiáng)了電源系統(tǒng)的可靠性和可用性。

在具體應(yīng)用時(shí)，PMBus協(xié)議還可以支持多電源的電源管理產(chǎn)品，并且OEM商能夠使用一套標(biāo)準(zhǔn)的命令集控制兼容的電源轉(zhuǎn)換器。

附電源管理術(shù)語

漂移：在固定線路電壓、負(fù)載和環(huán)境溫度下隨時(shí)間而改變的直流輸出電壓變化。

效率：在指定負(fù)載電流和標(biāo)稱線路條件下輸出對(duì)輸入功率的比值(百分比)(POUT/PIN)。

保持時(shí)間：在輸入電源丟失的情況下電源輸出電壓值保持在規(guī)定范圍內(nèi)的時(shí)間。

浪涌電流：在功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電源輸出的峰值瞬時(shí)輸入電流。

國際標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了電源的安全要求和允許的電磁干擾等級(jí)。

隔離度：電源輸入和輸出端的電氣隔離，單位伏；非隔離電源在輸入和輸出之間有一直流通路，而隔離式電源采用變壓器消除了輸入與輸出之間的直流路徑。

線性調(diào)整率：由于交流輸入電壓變化而引起的直流輸出電壓變化值，單位±m(xù)V或±%。

負(fù)載調(diào)整率：由于負(fù)載變化(從開路到最大額定輸出電流)引起的直流輸出電壓變化值，單位±m(xù)V或±%。

余量：系統(tǒng)測(cè)試時(shí)可以臨時(shí)改變輸出電壓，該值規(guī)定了偏離標(biāo)稱值的百分比數(shù)。

噪聲：電源輸出可能包含了由于寄生電容充放電引起的短暫高頻脈沖；這種噪聲會(huì)影響電源總的瞬時(shí)輸出電壓，也可能耦合進(jìn)鄰近電路，特別是模擬電路。

過流：這種故障模式會(huì)引起大于規(guī)定值的負(fù)載電流；過流受限于電源內(nèi)阻和最大電流能力；它會(huì)損壞電源。

過溫：溫度超過了電源的規(guī)定極限值；這種情況必須加保護(hù)措施，否則會(huì)造成電源故障；許多電源包含過溫保護(hù)電路，當(dāng)溫度超過規(guī)定極限值時(shí)會(huì)關(guān)閉電源。

過壓：一種故障模式，此時(shí)輸出電壓超過了規(guī)定的直流門限；過高的電壓會(huì)破壞負(fù)載電路；為了減少這種風(fēng)險(xiǎn)，許多電源采取了過壓保護(hù)措施。

PARD(周期性和隨機(jī)偏差) ：在規(guī)定帶寬內(nèi)測(cè)到的所有紋波和噪聲分量總和，用峰峰值或rms值表示。

功率因數(shù)：交流電路中實(shí)際輸入功率(EI cos)與視在功率(Erms Irms)的比值，是cos函數(shù)值，用百分比或小數(shù)表示。

冗余度(N+1)：電源采用并聯(lián)方式，當(dāng)一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，其它電源能繼續(xù)向最大負(fù)載提供足夠的電流。

遙控開/關(guān)：電源的內(nèi)部電壓檢測(cè)輸入端，可以旁路它的輸出，并直接連接到負(fù)載；檢測(cè)輸入端可校正在電源輸出和負(fù)載之間發(fā)生的任何電壓下降。

紋波：在電源直流輸出上疊加的由于開關(guān)和濾波引起的交流頻率分量；通?？梢杂妙~外的輸出濾波電容減少紋波。

軟啟動(dòng)：在電源打開時(shí)可降低浪涌電流。

跟蹤：控制兩個(gè)電源的輸出電壓，使它們?cè)诩与?、斷電和穩(wěn)態(tài)工作時(shí)相互影響，并不超過規(guī)定值。

瞬態(tài)響應(yīng)：電源對(duì)負(fù)載電流快速變化的響應(yīng)能力；響應(yīng)必須足夠快才能保證輸出電壓保持穩(wěn)定。

欠壓死鎖(UVLO)：當(dāng)輸入電壓上升并達(dá)到打開門限時(shí)打開電源，當(dāng)輸入電壓下降并低于關(guān)閉門限時(shí)切斷電源。