适用于所有场合的数字电源系统管理

以应对高压和大电流，允许在同一个器件上全面集成电源转换器、开关稳压器以及电源和控制功能。

双极型电路的技术进步逐步导致产生更好的基准、放大器和 RF IC。这些进步是由电路系统的精细化和优化、而不是由任何类型的工艺技术突破导致的。模拟 IC 竞争格局使所有制造商都常备不懈地努力改进产品。不过，应该提到的一点是，既然模拟 IC 性能是基于真实世界参数，那么这些 IC 最终就有可能达到理论上的性能极限。一旦接近理论上的性能极限，进一步改进就不可能了。这就是为什么今天最畅销、使用最广泛的 IC 仍然是 20 多年以前设计的，而且在此期间没有任何改变。

数字电源系统管理 (DPSM)

在这样的背景下，要为最终产品配置数字电源系统管理解决方案，系统设计师必须做哪些事情? 一个主要目标将是，设计一个能够非常容易地通过数字通信总线配置和监视的系统。这将通过运用以下各种总线之一实现：I2C、SMBus 或 PMBus。这些总线中的任何一种都能够实现按需遥测功能，以设定、监视、更改和记录系统内任何 PoL 转换器配置的电源参数。图 1 所示是对这种系统的简要说明。

图 1：典型数字电源系统的管理系统配置

正如在这个例子中可以看到的那样，这些 PoL 转换器采用了 3 种不同拓扑配置。图中最上面的转换器采用了一个电源系统管理器芯片和一个传统 DC/DC 转换器。该 DC/DC 转换器可以采用任何类型的拓扑和任何程度的集成，因为这是电源系统管理器，通过通信总线连接控制和监视该转换器。中间的 PoL 转换器集成度更高，也就是说，DC/DC 转换器有内置电源系统管理 (内置在同一封装中)。最后，图中最下面的 PoL 转换器是一个紧凑型模块，在一个外壳中纳入了电源系统管理器、DC/DC 转换器以及所有相关的外部组件 (凌力尔特公司称这类模块为 µModule® 稳压器)。

凌力尔特公司提供广泛的器件选择，以使系统设计师能够选择怎样用系统管理器以及与其相关的 PoL DC/DC 转换器配置他们的数字电源系统需求。图 2 显示了 LTC3884 的原理图，该器件是一款双输出多相 (PolyPhase®) 降压型控制器，适用于具数字系统电源管理的超低 DCR 检测应用。

图 2：LTC3884 原理图，提供 1.5V/20A 和 1.0V/30A

LTC3884 在 4.5V 至 38V 输入电压范围内工作，提供两路大电流输出，具基于 I2C 的 PMBus 兼容串行接口。该控制器采用恒定频率电流模式架构，其独特的电路提高了电流检测信号的信噪比，从而在超低 DCR 应用中提供了卓越的性能。可编程环路补偿使该控制器能够以数字方式补偿。开关频率、通道调相输出电压、以及器件地址都可以通过数字接口以及外部配置电阻器设定。此外，可以通过数字接口设定参数，或者将参数存储在 EEPROM 中。两路输出都有独立的电源良好指示器和故障功能。最后，具 GUI 的凌力尔特 LTpowerPlay™ 软件开发工具 (稍后更详细地介绍) 支持该器件。

有些应用可能需要 PoL 转换器有更高的集成度，尤其是输出电流不是很高的应用，例如在 4A 至 6A 范围。针对这类情况，凌力尔特开发了 LTC3815，该器件是一款具数字系统电源管理的 6A 单片同步降压型转换器，参见图 3。这款 PoL 转换器采用一个可锁相控制接通时间的恒定频率、电流模式架构以提供极快的瞬态响应，并允许在所要求非常短的接通时间工作，以在高开关频率调节低输出电压。输出电压可用单个外部电阻设定在 0.4V 至 75% 的输入电压范围，或者用外部电压基准通过基准输入引脚来设定。可以通过标准 PMBus 接口以小至 0.1% 的增量对输出进行上升或下降 25% 的裕度调节。

图 3： LTC3815 应用原理图，2.2V 至 5V 输入至 0.4V/6A 输出

LTC3815 的工作频率可用一个外部电阻器编程在 400kHz 至 4MHz 范围，或者针对开关噪声敏感应用而言，可同步至一个相同范围的外部时钟。最后，其串行接口还可以用来回读故障状态