基于ZL2008数字DC-DC电源控制电路设计
ZL2008是最新一代数字DC-DC电源控制器,使用了Intersil Zilker Labs的引脚设置技术配置功率转换和电源管理参数。传统的模拟电源无论在拓扑结构、器件、效率、功能上都日臻完善,应用也极为广泛,并且有大量的工程技术人才熟悉和正在设计使用模拟电源。但模拟电源最大的缺点是缺乏灵活性,在应用的需求变化时,需要花很多时间进行重新设计、验证和测试。
数字电源可通过数字方式对电源系统的各项参数进行设定,实现一次设计、反复使用,并且易于扩展。Intersil 公司推出的ZL2008是最新一代数字DC-DC电源控制器,使用了Intersil 的引脚设置技术配置功率转换和电源管理参数,同时通过PMBus接口进行遥测和监控,补偿、电流分配和输出电压等工作参数可以通过引脚进行配置。 ZL2008可用搭积木的方式搭建直流电源,使用3.3V单相电源到12V输入的多相电源。
图1 ZL2008的功能框图
设计特点: 自适应控制算法
目前的嵌入式电源系统通常是针对最大负载的情况进行的效率优化,通过限制系统内部的总体散热量,达到减少峰值热应力的目的。然而不幸的是,大多数系统通常工作在远低于峰值的状况下,电源系统却是针对峰值负载的情况进行优化的,因此通常达不到最佳的转换效率。虽然这不会产生热应力,但是会消耗更多的电能,进而导致更高的总体系统运行成本。
ZL2008 DC-DC采用自适应的控制算法,使功率转换器自动改变运行状态,始终工作在最佳的效率点上,提高效率和整体性能,而只需用很少或不用用户的干预。
图2 ZL2008的典型应用电路
ZL2008的PWM环路使用一个模拟和数字混合模块,能够对功率转换的整个进程实现精确的控制,而且不需要任何软件。ZL2008集成了各种电源管理功能,可以用简单的引脚连接进行配置。用户配置可以保存在内部的非挥发性存储器里(NVM)。另外,全部功能可以通过SMBus硬件接口,使用标准的PMBus命令进行配置和监控。ZL2008包括先进的节能算法,能够持续地调整电源,将损耗降至最低值。嵌入式控制器使用这些算法,实时调节各种工作参数(死区时间,开关频率,低侧 FET导通时间,等等),以优化效率。这样,ZL2008可以适应生产变化、温度变化、负载变化、输入电压变化、温度变化和元件老化带来的影响,提供最高的性能。该器件还集成了功率转换控制、电源管理、故障管理和遥测等功能,可节省数十个元器件,大大降低了材料成本。随之而来的另一个好处是加快了开发进度,减少了生产制造的时间。
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