数字电源管理得以正确执行

引言

现在的网络设备需要许多具有多个电压轨的ASIC、DSP和处理器，具有30～40个电压轨的线路板并不少见。正确设计的数字电源管理系统(PMS)能够向用户提供功耗数据，并由此做出巧妙的能量管理决策。

多电压轨板级电源系统的部件

一块大型多电压轨电源板包括一个隔离式中间总线转换器，该转换器把来自背板的-48V电压转换为一个中间总线电压(IBV)，并在线路板上进行分配(通常从12V到低至3.3V)。单独的负载点(POL)DC-DC转换器将中间总线电压降低至所需的轨电压(其范围从5V至0.6V)，而典型电流范围则在1A~120A之间(见图1)。POL可以是独立的模块，也可以是由DC-DC控制器IC以及相关联的电感器(L)、电容器(C)和MOSFET组成的解决方案。这些电压轨对排序、电压准确度、裕度调节和监控有着严格的要求。

图1，级联多个LTC2978以满足多电压轨应用的需要。

数字电源管理

新近推出的电源管理IC组合了多项功能，并能够控制多达8个电压轨。图2给出了一个实例，即用于控制一个DC-DC转换器的LTC2978数字电源管理IC的一个通道。此类解决方案可以自主运作，也可以与一个系统主处理器进行通信，以获取命令、控制信息并通告远端采样结果。LTC2978可以通过单根时钟线和任选的故障分配线路把多个LTC2978连接起来，以在一根I2C总线的单个区段上控制81个电压。

图2，LTC2978的典型应用。

用于多电压轨电源板的控制语言

PMBus是一种开放式标准电源管理协议，满足大型多电压轨系统的需要。它采用了一种完全定义的命令语言，因而方便了与电源系统中的功率转换器、电源管理器件和系统主处理器的通信。除了一个精确定义的标准命令集之外，符合PMBus标准的器件还能够执行其专有命令，以提供创新的增值功能。

使用电源管理系统的功能并保持其简单

设计师在开发板级数字电源管理系统时必须考虑的主要要求包括：排序、监控、准确度、裕度调节、电压和电流监控、故障诊断、故障记录、自主型操作。

图3，交互式GUI。

这里便是GUI发挥作用的地方(见图3)。一个用户友好型交互式GUI允许设计师通过一个纤巧的连接器将PC插入其电源板中，并使用所有这些功能。不必编写一行代码就能够对电源管理系统进行全面编程和控制。GUI将您的命令转换成一个配置文件，该文件被存储于PM的EEPROM中。一种离线模式允许用户开发一个用于装入器件的配置文件。在电源板开发期间，用户将对其配置进行交互式优化。当完成时，客户配置文件将被传送至IC制造商(例如凌力尔特公司)，或与制造商联系并预先装入电源管理IC。这就保证了能够获得一次性成功。

数字电源管理IC实现增值

数字电源管理在系统生命周期的4个关键阶段均实现了增值。在设计和开发阶段，设计师能够配置数字电源管理系统以优化排序、最大限度地降低功耗、并对系统性能进行特性分析。生产裕度测试比采用传统方法时容易，这是因为总体测试可利用一对标准命令通过一根I2C总线来控制。无需采用具众多定制代码的复杂FPGA。在系统上电时，由于电源管理IC会立即阻止任何相互依赖的电压的上电操作(如果它们当中的一个未能起动)，因而起到了保护电源板免遭故障功率转换器损坏的作用。电源管理IC提供了一个简单的GUI，如果任何电源发生故障，则该GUI将通知装配员。在现场，电源管理IC执行自主型操作，以提供连续监控，并针对故障采用预先设置的行动。数字电源管理系统还能够用于把有关系统健康状况的数据回送至OEM制造商，以确定是否需要进行维修。如果电源板被发回返修，则可回读故障记录，以确定所发生的具体故障、电源板温度和故障时间。该数据可用于快速确定故障根源，以弄清是系统的运作超出了其规定的工作限值范围还是需要改进未来产品的设计。

LTC2978是一款数字电源管理IC，它具备这种功能，并为简化多电压轨电源管理系统的设计工作提供了更多的便利条件。