面积紧凑的PCB也可实现高功率数字控制与遥测功能

数字电源系统管理解决方案，系统架构设计师必须做些什么呢? 主要目标之一将是设计一个系统，以便能够通过一根数字通信总线容易地对其实施配置和监视。这将通过使用下面三者之一来实现：I2C、SMBus 或 PMBus。这些总线的任一种都能启用按需遥测能力以设定、监视、变更和记录系统内任何 PoL 转换器配置的电源参数。这样一个系统的简化瞬像示于图 1。

图 1：典型数字电源系统管理系统配置

在该例中可见，PoL 转换器示出了 3 种不同的拓扑配置。在该图的上部，一个电源系统管理器芯片与一个传统的 DC/DC 转换器一起使用。DC/DC 转换器可以是任何拓扑并具有任何集成度，因为电源系统管理器将允许利用通信总线对其进行接口、控制和监视。位于该图中部的 PoL 转换器显示了一种增加的集成度，即：DC/DC 转换器内置了电源系统管理功能电路 (在同一个封装中)。最后，该图中最下面的那个 PoL 转换器是一款紧凑型模块，它把电源系统管理器、DC/DC 转换器以及所有其关联的外部组件整合成单个 IC。

µModule DC/DC 稳压器可提供一种同时提供高功率输出和 DPSM 功能的简单和有效之方法。由于可容易地通过并联多个 µModule 稳压器以提供高电流输出 (各个通道彼此之间的电流匹配准确度标称值在 1% 以内)，从而降低了产生热点的可能性。而且，只有其中一个 µModule 稳压器必需具备 DPSM 能力，原因是即使并联的 µModule 未内置固有的 DPSM，它也能提供完整的数字接口。图 2 示出了一个 LTM4677 (36A DPSM µModule) 与 3 个 LTM4650 (50A µModule) 相并联的应用电路原理图。

图 2：一个 LTM4677 DPSM 模块与三个 LTM4650 模块的组合可从一个标称 12V 输入提供 186A 和 1V 输出

用于 DPSM 产品的 LTpowerPlay 通用型 GUI

采用 DPSM 产品构建之系统的一个主要优势在于：借助合适的 GUI 可以容易地与系统内部的每个个别 PoL 转换器进行通信。因此，从一开始凌力尔特就决定开发一款作为完整开发平台的 GUI，该 GUI 可容易地与凌力尔特在其 DPSM 产品库中提供的所有不同类型产品一起使用，即基于 LTpowerPlay 窗口的开发环境。该软件不仅使得能够容易地同时控制和监视多个支持 PMBus 的凌力尔特器件，而且还允许通过把系统参数下载到个别器件的内部 EEPROM 实时地完成 DC/DC 转换器配置的更改。这通过允许利用软件来调整系统配置 (而不是求助于用焊烙铁换出组件并重新进行电路板布线的费时传统！) 缩短了设计开发时间。但事情还不止于此，一旦在现场部署了某个终端系统 (例如：数据中心)，则监管员通过一个采用该 GUI 的适用接口简单地更新 PoL 转换器的工作参数可实时地调整系统。图 3 示出了用户询问其系统时将会看到凌力尔特 LTpowerPlay 功能控制页的典型屏幕截图。

凌力尔特所有的 PMBus 产品均由该软件开发系统提供支持，它能够在初始开发阶段及随后在用户现场实施安装时帮助设计人员快速完成系统的调试。其可简便快捷地实现电源电压、限值和排序的监视、控制和调整。而且，采用几个标准的 PMBus 命令还可以容易地完成生产裕度测试。

图 3：LTpowerPlay GUI 之典型功能控制页屏幕截图的瞬像

结论

在当今的数据通信和电信系统中具备 DPSM 功能可为系统架构设计师提供一种简单和强而有力的方法，仅使用 4 个 µModule 稳压器就能为最新的 20nm 以下 ASIC 和 FPGA 之 1.xV 内核电压提供 180W 以上的功率。如图 2 所示，通过以一种多相配置组合使用 LTM4677 和 3 个 LTM4650，不仅节省了昂贵的 PCB 面积资源，还由于其整体工作效率之高而减少了所需的冷却量。此外，DPSM 的软件可编程性还显著地缩短了通常与这种努力相关联的调试时间。这降低了基础设施成本和产品整个寿命期的总拥有成本。虽然这没有调试硬件系统时采用电烙铁重新布线之传统方法的那些乐趣，但是其方便而且节省时间的特性非常引人注目而不容忽视。