技术深入了解：电源管理——原理、问题和器件

复杂的上电时序控制。每路电压轨都要监控，以免出现欠压或过压故障。发生故障时，根据故障机制，需要关断所有电源电压，或初始化电源关断时序。此外，必须根据控制信号的状态采取相应措施，并根据电源的状态产生标志位。如果使用分立器件和简单的IC来实现如此复杂的电路，可能需要数以百计的器件，这将会占用很大的电路板空间，并耗费大量成本。

在具有四路或更多电源的系统中，使用集中式器件来管理电源比较可取。图6所示的是采用这种方法的一个例子。

图6 用于八路电源系统的集中式时序控制与监控解决方案

集中式监测和时序控制

ADM106x Super SequencerTM11系列产品使用比较器，但是有一些不同之处。每个输入端都有两个专用比较器，以实现欠压和过压检测，这样便可对DC/DC转换器ADP1821和ADP2105以及LDO ADP1715所产生的电压轨提供窗口监控。在电源上电之前，欠压故障是正常的状态，因此这个指示可用于时序控制。过压状态通常表示一种严重故障，如FET或电感器短路，必须立即采取行动。

通常，系统中包含的电源数量越多，系统就越复杂，因此精度限制也越严格。另外，在低压状态下，例如1.0V和0.9V，利用电阻来设定精确的阈值也变得很有挑战性。虽然对于5V电源轨来说，可接受10％的容差，但对1V电源轨来说，这个容差是不能接受的。ADM1066在最坏情况下允许输入检测器比较器的阈值被设定在1％范围内，而与电压（低至0.6V）无关，并可工作在该器件允许的整个温度范围内。这可以增加每个比较器的内部毛刺滤波和迟滞。其逻辑输入可用于启动上电时序控制、关闭所有电源轨，或执行其它功能。

比较器的信息被送入功能强大和灵活的状态机内核，这些信息具有以下几种用途。

时序控制：当最近的使能电源的输出电压进入到窗口中时，时间延迟被触发，以按照上电时序接通下一个电源轨。可能需要具有多重上电与断电时序，或具有差别较大的上电与断电时序的复杂时序控制。

超时：如果已经使能的电源轨没有按照预期上电，可以执行一套适当的应对措施（例如产生一个中断信号或关闭系统）。相比之下，纯模拟的解决方案只会令系统简单地挂在时序中的那一点上。

监控：如果任一电源轨上的电压超出了预设的窗口，可以根据发生故障的电源轨、故障类型和当前的工作模式，采取适当的应对措施。含有五路以上电源的系统通常都相当昂贵，因此全面的故障保护是极为重要的。

即使系统中的最高电压只有3V，仍然可以通过内置电荷泵产生大约12V的栅极驱动电压，从而允许输出能够直接驱动串联的N沟道FET。其它额外的输出能够使能或关断DC/DC转换器或稳压器，使输出内部上拉至其中一个输入电压或内置的稳压电压。输出也可以被指定为开漏输出。输出可以用作状态信号，如电源良好或上电复位。如果需要的话，状态LED可以直接由输出来驱动。

电源调整

除了能够监控多路电压轨并提供复杂的时序控制解决方案之外，ADM1066等集成电源管理器件还可以用于暂时或永久调整某些电压轨电压。通过调节器件上调整节点或反馈节点上的电压，可以改变DC/DC转换器或稳压器的电压输出。一般来说，通过介于输出与地之间的电阻分压器，来调整/反馈引脚上设置的标称电压，从而设置标称输出电压。通过切换反馈回路中的额外电阻或控制可变电阻的简单方案，可以改变调整/反馈电压，进而调节输出电压。

ADM1066具有DAC（数模转换器），可以直接控制调整/反馈节点。为了实现最大的效率，这些DAC不会在地与最大电压间工作，而是会以标称的调整/反馈电平为中心点，在一个相当窄的窗口中工作。衰减电阻器的阻值可决定电源模块输出的递增变化和DAC的每个LSB变化。这种开环调节方式提供了提升容限或降低容限的标准，相当于那些利用参考电路中的数字电阻切换所获得的结果，而且可以将输出调节到类似的精度。

ADM1066还包含一个用来测量电源电压的12bit ADC（模数转换器），以实现闭环电源电压调节方案。通过给定的DAC输出设置，电源模块的电压输出可由ADC采集转换，并利用软件与所设定的目标电压进行比较。这样，便可调整DAC来校准电压输出，使其尽可能接近目标电压。这个闭环方案提供了一个非常精确的电源调节方法。使用闭环方法时，与外部电阻的精度无关。在图6中，DC/DC4的输出电压便是利用其中一个内置DAC来进行调整的。

这种电源调节方案有两个主要应用。首先是电源容限的概念，也就是说，当电源处于规定的设备电源电压范围边界时，测试系统对电源做出的反应。数据通信、电信、蜂窝电话基础设施、服务器和存储区域网络设备等制造商在将其系统交付给终端客户