本文摘要:摘要:本文阐述了数字电源的基本特征,数字电源相对于模拟电源的优势,数字电源管理的主要内容,以及数字电源管理技术在电力系统中的应用。

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摘要:本文阐述了数字电源的基本特征,数字电源相对于模拟电源的优势,数字电源管理的主要内容,以及数字电源管理技术在电力系统中的应用。新一代集成电路必须具有更低的3.3V、1.8V甚至更低的电源电压,并且单个器件必须由多个电压供电。

而且市场对电流的需求相当大,电压必须施加到定时准确的器件上。为这些器件供电的电压必须在电路板上产生(最差的在这些器件附近),这样压降较大,电压稳定。高性能DC/DC转换器仅限于长距离输出,既可用作隔离电源,也可用作非隔离阻抗点转换器。

因此,大多数车载电源系统已经使用DC/DC开关模块作为电源的主体。然而,没有电源管理电路,就不可能构建出一个原始完善的电源系统。

电源管理的内容还包括:电源系统监控、排序与跟踪、监控与过热维护。电源管理设备处理共模感应、低速容差、低速和重启控制,甚至输出端的功率因数校正。输入端配备的电源管理装置控制启动顺序和输入电压调整,并在过压和过流情况下获得适当的过热保护。

图1电源管理装置在隔离交流/DC电源系统中的应用。所有相关功能电路都拒绝与主电路隔离。图1显示了电源管理设备在隔离式交流/DC转换器中的主要应用。专用数字电源管理器件在成本、开发周期和可靠性方面比常用的仿真电路、微控制器和可编程逻辑器件具有更小的优势。

新一代数字电源管理器件构建了更慢的ADC,需要满足动态监控的市场需求,这使得它比标准化微控制器的片外ADC显示过热的速度更慢。监控数据通过I2C或PMBus总线传输到电源主控制器,从而建立精确的电压调节设置和故障维护功能。

内部时钟可以记录故障。对于多输入电力系统,数字电力主控制器通过总线模块从各输入端的管理设备中动态读取各输入的监测数据,构建电力系统综合监测。

一旦软件设计通过,相同的源文件和配置文件就可以作为设计的所有产品,单元之间的性能完全一致,而仿真电路的性能不会因为组件本身的差异而有所不同。传统的电力系统管理电路依靠仿真电路搭建电源管理,通过放大器、比较器和RC延时来设置各种参数,长期以来一直不如数字电源管理器件的优点。随着对设计的理解,元器件还是会随着参数的变化而变化,电路板还是要反复加工。

使用特殊的数字电源管理设备,允许通过提供软件来设置工作参数。设计过程中的更改可以很容易地通过软件来构建,无需硬件更改。

配备了软件,设计师只是拒绝调整几个参数。设置好所有参数后,您可以使用iTunes编程线iTunes通过I2C端口连接到数字电源管理设备。图2是典型电源管理设备的内部功能单元的框图。

图2电源管理设备内部功能单元框图除了专用电源管理集成电路应用于电力系统的监控外,新一代集成电路在自身设计中还减少了增加功耗和部分电源管理的功能,获得了与数字电源和数字电源管理设备的通信接口。这已经在高端数字处理器中得到了体现。通过数字处理器、DC/DC转换器和数字电源管理单元之间的通信,处理器可以根据其当前的处理速度和任务强度自动调整所需的电源电压。数字电源和电源管理单元内部包括几个寄存器。

当处理器的必要电压改变时,它将拒绝通过总线接受新数据来装备相关寄存器,
对于内部电源独立的处理器,处于待机或睡眠状态的功能单元几乎可以断电,这将进一步增加功耗。但它肯定对电源管理提出了更高的拒绝,不仅减少了输入端口,而且通过设置和监控不同的端口,显著降低了数字电源管理单元中程序的复杂度。处理器内部的硬件性能监视器可以被构造成在特定时间内获得低于电源电压的电压。监控器的信息必须来自处理器内部,因此监控系统的闭环几乎在处理器芯片内部,构建了电源管理的SOC设计。

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