电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛

标题: (多图) 结合数字电源和模拟控制环路实现高精度电源管理 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2015-2-17 22:07 标题: (多图) 结合数字电源和模拟控制环路实现高精度电源管理

关键字：模拟开关稳压器 PMBus 数字电源 LTC3880
尽管电源管理对新式电子系统的可靠运行至关重要，但是在今天以数字方式管理的系统中，稳压器也许是最后一个仍然存在的“盲点”。就稳压器而言，很少有办法直接配置或监视关键电源系统运行参数。因此，希望全面实现数字控制的电源设计师必须使用混杂在一起的排序器、微控制器和电压监察器，以设定基本的稳压器启动和安全功能。目前已有数字可编程 DC/DC转换器可用，特别是那些为VRM内核电源而设计并具备VID输出电压控制功能的转换器，但是这类有特定应用目标的转换器不能直接沟通重要的工作参数，例如实时电流。
LTC3880/ LTC3880-1结合了双输出同步降压型DC/DC控制器和拥有通过基于I2C的PMBus总线使用全面的电源管理功能，这解决了复杂的电源系统管理问题。PMBus可用来设定输出电压、电压裕度、开关频率、排序以及若干其他工作参数 (参见下面“PMBus控制”部分)。

图 1，采用外部功率 MOSFET 的双输出稳压器。

LTC3880还允许通过16位数据采集系统监视电源，这种方法可提供输入和输出电压及电流、占空比以及温度的数字回读，其中包括重要参数的峰值。LTC3880还包括通过中断标志和非易失性存储器实现广泛的故障记录功能，非易失性存储器是一种“黑匣子”记录器，存储了在故障发生之前瞬间转换器的工作状态。

数字电源系统管理的一个主要好处是降低了设计费用，并加速了产品上市。

LTC3880/LTC3880-1凭借免费提供和可下载的LTpowerPlay开发软件，极大地简化了复杂的多轨系统设计，该开发软件是一种基于PC的全面开发环境 (参见图6)。在该环境中，在线测试 (ICT) 和电路板调试仅需要点击几下鼠标就可完成，而无需焊接到“白色导线”定位点中。由于可以使用实时遥测数据，所以可以立即得到设计结果，从而有可能预测电源系统故障，并立即采取预防性措施。

也许最重要的是，具备数字管理功能的DC/DC转换器允许设计师开发“绿色”电源系统，这类系统优化了能源利用率，同时满足系统性能目标 (计算速度、数据传输速率等)。优化可以在负载点、电路板和机架上进行，甚至可以在安装阶段进行，从而降低了基础设施成本和产品整个寿命期内的总体拥有成本。

为了提供最佳性能调节，LTC3880坚持采用精确的基准和温度补偿模拟电流模式控制环路，以产生严格的±0.5% DC输出电压准确度。该模拟控制环路促成了非常容易的补偿，环路经过了校准，以不受工作条件的影响，该环路还可实现逐周期限流，并产生快速和准确的电压及负载瞬态响应，在运用数字控制的产品中没有见到与ADC量化有关的误差。

LTC3880具备内置的稳压器以提高集成度，而LTC3880-1允许使用外部偏置电压以实现最高效率。这两款器件都采用耐热增强型6mm × 6mm QFN-40封装，工作节温范围为-40°C~105°C(E 级版本) 或-40°C~125°C(I 级版本)。

模拟控制环路确保同类最佳的稳压器性能

LTC3880/ LTC3880-1是数字可编程以实现无数功能，这包括输出电压和电流限制设定点以及排序。控制环路尽管是纯模拟的，但提供了最佳环路稳定性和瞬态响应，而不会产生数字控制环路的量化效应。图2比较了具备模拟反馈控制环路的控制器IC与具备数字反馈控制环路的控制器IC之斜坡曲线。模拟环路有平滑的斜坡，而数字环路有离散的步进，由于量化效应，这可能导致稳定性问题、较慢的瞬态响应、在某些应用中需要更大的输出电容以及在PWM控制信号上有更大的输出纹波和抖动。

图 2，LTC3880 的模拟控制环路与数字控制环路的比较。

欢迎光临电子技术论坛_中国专业的电子工程师学习交流社区-中电网技术论坛 (http://bbs.eccn.com/)