关于高性能低成本的数字电源管理介绍

压，交付可靠的系统，这可能导致极大地影响制造良率。解决这一问题有一种好得多的办法，即接受电源模块不准确这个现实，使系统能在现场自我微调。LTC2974 的数字伺服环路从外部微调该模块的输出电压，使其准确度随温度变化好于 ±0.25% (参见图 3)，从而最大限度地减少了轨电压漂移。除了改善制造良率，该数字伺服环路避开了模块准确度限制，使给电源模块供电变得更容易了。

　　图 3：LTC2974 可在整个温度范围内提供卓越的电压伺服准确度

　　ERROR：误差

　　THREE TYPICAL PARTS：3 款典型器件

　　TEMPERATURE：温度

　　坚固的系统得自非常容易的裕度调节

　　LTC2974 的数字伺服环路10 位 DAC 在为 Shmoo 绘图等应用保持高分辨率的同时，还允许用户在很宽的范围内调节电源裕度。裕度调节是用单条命令通过 I2C 接口控制的，而且裕度调节 DAC 的输出连接到反馈节点，或通过一个电阻器微调 DC/DC 转换器的输入。这个电阻器的值针对允许的输出电压裕度调节范围设定了硬件限制，这对于软件控制之下的电源是一项重要的安全措施。

　　准确和温度补偿的 DCR 负载电流监视

　　为了实现所希望的功耗节省，有必要总结出所有工作模式时的负载特性。FPGA 用户优化代码，以最大限度地降低功率，而 ASIC 用户根据吞吐量需求来调节内核电压。准确实时的遥测极大地简化了这种任务。

　　使用 LTC2974，可以根据电压、电流和温度状态寄存器确定系统是否处于正常状态，同时多路转换的 16 位 ?∑ ADC 监视输入和输出电压、输出电流、以及内部和外部二极管温度。

　　由于内核电压越来越低这一趋势，准确测量负载电流已经变成了一种挑战，因为使用精确的电流检测电阻器可能导致不可接受的功率损耗。一种选择是将电感器的 DC 电阻 (DCR) 用作电流分流组件。这么做有几种优势，包括零附加功耗、更低的电路复杂性和成本。然而，电感器电阻与温度有很大的相关性，而且准确测量电感器磁芯的温度很难，会不可避免地引入电流测量误差 (参见图 4)。

　　图 4：一款 DC/DC 转换器的热像显示了实际电感器温度和温度监测点之间的差别

　　LTC2974 凭借正在申请专利的温度补偿算法，使准确的 DCR 检测成为可能，该算法补偿从检测二极管到电感器磁芯的温度变化率，以及在电感器电流变化和温度变化之间出现的时差 (参见图 5)。这个功能与 LTC2974 的低噪声 16 位 ?∑ ADC 相结合，可利用 DCR 微乎其微的电感器实现负载电流的准确测量 (参见图 6)。

　　图 5：LTC2974 用热阻和延迟参数补偿电感器自热

　　INDUCTOR SELF-HEATING：电感器自热

　　TIME：时间

　　图 6：在整个温度和输出电流范围内，针对一款 DC/DC 转换器的 LTC2974 总电流测量误差

　　AVERAGE IOUT ERROR(FULL-SCALE %)：平均 IOUT 误差 (满标度 %)

　　CURRENT SET POINT：电流设定点

　　基于 PC 的设计和故障诊断

　　当与 LTpowerPlay? 软件一起使用时，LTC2974 的故障和警报寄存器允许设计师 (和现场用户) 一目了然地确定电源基础设施的状态 (参见图 7)。在数据记录中，提供状态信息、可用时间和 ADC 遥测最后 500ms 的数据。如果为响应一个故障而禁止了某个通道，那么 LTC2974 的数据记录可以存入受保护的 EEPROM 中。这个 255 字节的数据块一直保持在非易失性存储器中，直到用 I2C 命令清除为止。

　　图 7：LTpowerPlay 软件允许设计师通过一个纤巧的连接器，将 PC 插入系统，从而使电源管理系统能得到完整的配置和控制，而且一行代码都不必编写。

　　图 7 显示，在 LTpowerPlay 的 LTC2974 界面中看到的数据记录内容。LTC2974 以这种方式提供了在关键故障发生之前，电源系统状态的完整瞬像，因此有可能在故障一发生时，就隔离故障根源。就调试高可靠性系统的预发布特征和现场故障而言，这是一种非常宝贵的功能。

　　独立工作

　　基于 PC 且易于使用的 LTpowerPlay 软件允许用户通过 USB 接口和一个加密狗卡配置 LTC2974。LTpowerPlay 软件是免费提供并可下载，允许设计师在一个直观的界面中，配置所有器件参数，从而省去了开发过程中的大量编码工作，并加快产品上市。

　　一旦器件配置最终确定，设计师就可以将参数保存到文件中，并上载到凌力尔特的工厂中。凌力尔特可以用该文件预设定器件，从而使客户能最便利地对电路板开发与运行状况进行检验。当内置 EEPROM 配置完成后，LTC2974 就能彻底地自主工作，而无需定制软件。此外，增加一个纤巧的连接器，就允许 LTpowerPlay 软件与 LTC2974 进行系统内的沟通，从而使现场用户能按照需要存取遥测、系统状态以及故障记录数据。

　　结论

　　LTC2974数字电源管理器为高可用性系统提供了前所未有的参数准确度、丰富