Использование цифровой контроль для управления шинами питания

 Для этого, главным требованием к цифровому управлению электропитанием в сложных высоконадежных приложениях является их быстрое развитие. Цифровое управление питанием позволяет эффективно налаживать работу сложных мульти-шинных систем с помощью компьютерных программных инструментов, избегая трату время на замену аппаратуры.

 Программное внутрисхемное тестирование (ВСТ) и настройка плат является значительно более простым способом, нежели традиционный аппаратный ЭКС подход, поскольку перепрошивка может быть осуществлена с помощью компьютера, не прикасаясь к самой плате. Цифровое управление электропитанием дает конструкторам телеметрические данные и перечни отказов в режиме реального времени, тем самым позволяя осуществлять быструю диагностику ошибок системы питания и своевременное выполнение действий по их коррекции.

Что особенно важно, преобразователи постоянного тока с функцией цифрового управления, позволяют конструкторам развивать системы с экологически чистой энергией, которые оптимизируют потребление энергии, в то же время, соответствуя ключевым показателям производительности системы (частота передачи данных, вычислительная скорость и т.д.). Оптимизация может быть осуществлена в токоприемнике, плате, стойке, и даже на этапе инсталляции, снижая как инфраструктурные затраты, так и общую стоимость владения в течение жизненного цикла продукта.

Эта статья показывает, насколько улучшается энергоэффективность, производительность и надежность сетевых переключателей, роутеров, базовых станций и серверов, а также промышленного и медицинского оборудования при использовании LTC2974, четырехканальной ИС цифрового управления питанием.

LTC2974 упрощает упорядочивание любого количества оборудования. Используя алгоритм развертки, пользователь может включать/выключать оборудование в динамическом режиме в любом порядке.  Задание последовательности операций посредством многократных LTC2974 также возможно при использовании одножильных и одной или более двухсторонних неисправностей на контакте.

Этот подход значительно упрощает конструкцию системы, поскольку каналы могут быть секвенсированы в любом порядке, независимо от того, какой LTC2974 выполняет контроль. Дополнительные LTC2974 могут быть добавлены в любой момент вне зависимости от таких системных ограничений, как ограниченное количество контактных пинов дочерней карты.

Последовательность подачи питания может выставлена в соответствии с разными условиями. Например, LTC2974 могут автоматически секвенсироваться, когда напряжение выходного потока промежуточной шины DC/DC POL конвертеров превышает конкретное напряжение включения.

 Также секвенсирование может быть запущено в ответ на передний и задний фронт сигнала входной мощности контрольного пина. Также возможно немедленное отключение или выключение секвенсирования при возникновении неисправности. Секвенсирование также может быть запущено простой командой I2C. LTC2974 поддерживает любую комбинацию этих условий.

 Двунаправленные пины неисправностей могут быть использованы для установления  взаимозависимостей неисправных откликов между каналами. Например, в случае короткого замыкания включение секвенсирование может быть отменено для одного или более каналов. Пороги ограничения, время отклика напряжения и программа-диспетчер потоков программируемы. Входное напряжение, температура затухания и температура четырех внешних диодов также отслеживаются. Если один из этих параметров превышает порог ограничения, LTC2974 может быть запрограммирован на различные отклики, включая немедленную блокировку, импульсную блокировку и блокировку с повторной попыткой.

 Встроенный контрольный таймер доступен для диспетчерских внешних микроконтроллеров с двумя таймаут-интервалами: первый контрольный интервал и последующие интервалы. Это позволяет устанавливать более длинный таймаут-интервал для микроконтроллера сразу после установления сигнала корректного уровня выходного напряжения. Если происходит ошибка контрольного таймера, то LTC2978 можно настроить так, чтобы он сбрасывал микроконтроллер на определенное время прежде, чем повторно устанавливать сигнал.

 Поскольку напряжение падает ниже 1,8В, у многих готовых модулей возникают проблемы с соответствием требуемой точности выходного напряжения по температуре. Абсолютное допустимое отклонение сейчас - менее, чем ±10мВ, поэтому в процессе производства необходимо проводить регулировку выходного напряжения, что является времязатратным процессом.

 Производители оборудования должны провести проверку прочности, чтобы убедиться в том, что они поставляют надежные системы – результатом неустойчивого напряжения питания могут стать существенные поломки изделий на стадии производства. Значительно лучшим решением является использование по максимуму природы неточных блоков питания и реализация возможности системы по саморегулировке. Цифровой контур системы регулирования LTC2974 минимизирует отклонение напряжения питания, внешне регулируя выходное напряжение модуля с точностью по температуре более чем ±0.25%. Также цифровой контур облегчает поиск блоков питания,  избегая ограничений точности по модулю.

Цифровой контур системы регулирования LTC2974 10-bit DAC позволяет пользователям ограничивать источники питания в широких пределах, устанавливая большое разрешения для таких приложений, как построение графиков Shmoo.   Ограничение контролируется через интерфейс I2C с помощью однопозиционных команд, ограничения на выходе ЦАП подсоединены к узловым соединениям обратной связи или балансировочным входам преобразователя постоянного тока через резистор. Ценность этого резистора состоит в том, что он устанавливает ограничение по оборудованию в таком диапазоне, в котором выходное напряжение может быть сбалансировано, что является важным в обеспечении безопасности источников питания с программным контролем.

 Для достижения требуемой экономии энергопотребления необходимо охарактеризовать нагрузки в течение всех видов операций. Пользователи FPGA оптимизируют код для минимизации мощности, в то время, как пользователи ASIC изменяют напряжение ядра в соответствии с пропускными требованиями. Точная телеметрия в реальном времени значительно упрощает эту задачу.

 При использовании LTC2974 работоспособность системы определяется, исходя из регистров статуса напряжения, тока и температуры, в то время как мультиплексный 16-битный АЦП отслеживает напряжение на входе и выходе, выходной ток и температуру внешнего и внутреннего диодов.

 С тенденцией все больше и больше снижать напряжение ядра, точное измерение нагрузочного тока стало настоящим вызовом, поскольку использование точного резистора измерения тока может привести к неприемлемым потерям мощности. Одним из вариантов является использование сопротивление по постоянному току индуктора как элемента токового шунта. Это имеет несколько преимуществ, включая нулевую дополнительную потерю мощности, меньшую схемную сложность и стоимость. Однако, из-за сильной зависимости индуктора от температуры и сложности измерения температуры ядра конкретного индуктора, при измерении тока в любом случае происходят ошибки (см.рис.).

При использовании LTC2974 с программным обеспечением LTpowerPlay, регистры ошибок и сигнализации позволяют конструкторам (и пользователям) мгновенно определять статус энергетической инфраструктуры.

Если канал заблокирован из-за ошибки, дата-лог LTC2974 может быть перемещен в защищенный EEPROM. Этот 255-байтный блок данных находится в энергонезависимой памяти до тех пор, пока не будет очищен с помощью команды I2C.

 Пользователи могут конфигурировать  LTC2974 через USB-интерфейс с помощью программного ключа. Программное обеспечение LTpowerPlay, доступное для бесплатного скачивания и установки, позволяет убрать большую часть кодирования из процесса разработки и уменьшить срок вывода товара на рынок, предоставляя конструктору возможность конфигурировать все параметры устройства в интуитивной архитектуре.

 После завершения конфигурации устройства, конструктор может сохранить параметры в файл и загрузить его на завод Linear Technology. Linear могут использовать файл для перепрограммирования деталей, тем самым позволяя пользователям с легкостью улучшать их платы.

 После конфигурации встроенного EEPROM,  LTC2974 способно автономно выполнять операции, не требуя специфического программного обеспечения. Более того, добавление одного маленького коннектора позволяет LTpowerPlay обмениваться данными с LTC2974 внутри системы, предоставляя пользователям в случае необходимости доступ к телеметрии, статусу системы и логу ошибок.

 Цифровой диспетчер электропитания LTC2974 предоставляет беспрецедентную параметрическую точность, большой набор характеристик  и расширяемая модульная архитектура для систем высокой доступности. Конструирование комплексных мультирельсовых систем значительно упрощается с применением LTC2974. Он использует стандартный интерфейс PMBus, напрямую сопрягается с мощным бесплатным контрольным ПК-программным обеспечением LTpowerPlay и содержит встроенный EEPROM для полной настройки.

 Сконструируйте приложение с помощью инструментов LTpowerPlay и просто загружайте конфигурацию на фабрику Linear Technology. Linear может использовать вашу специфическую конфигурацию для производства запрограммированных устройств, готовых к применению в вашем приложении.