Технология и приложение за цифрово управление на захранването
Тази статия въвежда основните характеристики на цифровото захранване, предимствата на цифровото захранване в сравнение с аналоговото захранване и основното съдържание на цифровото управление на захранването, а също така представя приложението на технологията за цифрово управление на захранването.
Новото поколение интегрални схеми изисква захранващо напрежение от 3,3 V, 1,8 V или дори по-ниско. Едно устройство се нуждае от множество напрежения за захранване, а текущото търсене е голямо и напрежението трябва да бъде приложено към устройството в правилния момент. Напреженията, които захранват тези устройства, трябва да се генерират на платката (за предпочитане близо до устройствата), за да се минимизира падането на напрежението и да се стабилизира напрежението. Високопроизводителните DC/DC преобразуватели са подходящи за широкообхватен вход и могат да се използват като изолирани захранвания или неизолирани преобразуватели на точката на натоварване. Поради това повечето бордови захранващи системи са възприели DC/DC преобразуващи модули като основно тяло на захранването. Въпреки това, пълна и здрава енергийна система не може да бъде изградена без схеми за управление на мощността. Съдържанието на управлението на захранването включва: мониторинг на електроенергийната система, последователност и проследяване, мониторинг и безопасност при отказ. Устройствата за управление на захранването обработват функции като отхвърляне на общ режим, ограничаване на стартирането, контрол на стартиране и изключване и дори корекция на фактора на мощността на входа. Устройството за управление на захранването, конфигурирано от страната на изхода, контролира последователността на стартиране и регулирането на изходното напрежение и осигурява съответна защита при повреда при условия на свръхнапрежение и свръхток. Фигура 1 Защита на приложението на устройства за управление на захранването в изолирани AC/DC захранващи системи. Всички съответни функционални вериги трябва да бъдат изолирани от главната верига.
Подробно обяснение на технологията и приложението за цифрово управление на захранването
на
Специализираните цифрови устройства за управление на захранването имат по-големи предимства по отношение на цената, цикъла на разработка и надеждността в сравнение с често използваните аналогови схеми или микроконтролери, програмируеми логически устройства и други методи. Ново поколение цифрови устройства за управление на захранването интегрира бърз ADC, който може да отговори на изискванията за наблюдение в реално време, което го прави способен да отразява повреди по-бързо от ADC извън чипа на микроконтролер с общо предназначение. Данните от мониторинга се предават към главния контролер на захранването през I2C или PMBus шината, за да се постигнат прецизни настройки за регулиране на напрежението, защита от повреди и други функции. Вътрешен часовник позволява регистриране на грешки. За захранващата система с множество изходи, цифровият главен контролер на захранването чете данните за мониторинг на всеки изход от устройството за управление на всеки изходен терминал в реално време през интерфейса на шината, реализирайки цялостния мониторинг на енергийната система. След като софтуерният дизайн бъде одобрен, едни и същи изходни файлове и конфигурационни файлове могат да се използват за всички продукти от дизайна и производителността е последователна от единица до единица, докато аналоговите схеми ще имат различна производителност поради разликите в самите компоненти.
Традиционните вериги за управление на енергийната система, които разчитат на аналогови схеми за прилагане на управление на мощността и задаване на различни параметри чрез усилватели, компаратори и RC закъснения във времето, вече не са толкова превъзходни, колкото цифровите устройства за управление на мощността. Със задълбочаването на дизайна компонентите вече няма да се променят с промяната на параметрите и платката вече няма да се нуждае от повторна обработка многократно. Използване на специално цифрово устройство за управление на захранването, което позволява на софтуера за конфигурация да задава работните параметри. Промените по време на проектирането могат лесно да бъдат внедрени в софтуера без промени в хардуера. Конфигурационният софтуер изисква от дизайнера само да настрои няколко параметъра. След като всички параметри са зададени, те могат да бъдат изтеглени в цифровото устройство за управление на захранването през I2C порта с линията за изтегляне на програмиране. Фигура 2 е блокова диаграма на вътрешните функционални единици на типично устройство за управление на мощността.
Подробно обяснение на технологията и приложението за цифрово управление на захранването
В допълнение към прилагането на специални интегрални схеми за управление на захранването в мониторинга на енергийните системи, новото поколение интегрални схеми също има добавени функции за намаляване на консумацията на енергия и частично управление на мощността в собствения си дизайн, осигурявайки цифрово захранване и цифрово управление на захранването. комуникационен интерфейс на устройството. Това е отразено в цифровите процесори от по-висок клас. Чрез комуникацията между цифровия процесор, DC/DC преобразувателя и цифровия блок за управление на захранването, процесорът може автоматично да регулира необходимото захранващо напрежение според текущата скорост на обработка и интензивността на задачата. Цифровият блок за захранване и управление на захранването съдържа няколко регистъра. Когато напрежението, изисквано от процесора, се промени, той получава нови данни през шината, за да конфигурира съответните регистри или намира съответните стойности на настройката в справочната таблица на вътрешната програма на цифровото захранване. Този вид схема се превръща в основно приложение в области със строги изисквания за консумация на енергия. За процесори с отделни захранвания за вътрешни части функционалните блокове в режим на готовност или заспиване могат да бъдат напълно изключени, което допълнително ще намали консумацията на енергия, но поставя по-високи изисквания за управление на захранването. Увеличават се не само изходните портове, но и настройката и наблюдението на различни портове значително ще увеличи сложността на програмата в цифровия модул за управление на захранването. Мониторът на производителността на хардуера вътре в процесора може да осигури най-ниското захранващо напрежение за определено време. Информацията на монитора идва директно от вътрешността на процесора, така че затворената верига на системата за мониторинг е изцяло вътре в чипа на процесора, реализирайки SOC дизайна на управление на захранването.
