Dijital güç yönetimi teknolojisi ve uygulaması
Bu makale, dijital güç kaynağının temel özelliklerini, dijital güç kaynağının analog güç kaynağına kıyasla avantajlarını ve dijital güç yönetiminin ana içeriğini tanıtmakta ve ayrıca dijital güç yönetimi teknolojisinin uygulamasını tanıtmaktadır.
Yeni nesil entegre devreler, 3,3 V, 1,8 V veya daha düşük bir güç kaynağı voltajı gerektirir. Tek bir cihazın güç sağlamak için birden çok voltaja ihtiyacı vardır ve mevcut talep büyüktür ve voltaj cihaza doğru zamanlamada uygulanmalıdır. Bu cihazlara güç sağlayan voltajlar, voltaj düşüşünü en aza indirmek ve voltajı stabilize etmek için kart üzerinde (tercihen cihazlara yakın) üretilmelidir. Yüksek performanslı DC/DC dönüştürücüler, geniş aralıklı girişler için uygundur ve izole edilmiş güç kaynakları veya izole edilmemiş yük noktası dönüştürücüleri olarak kullanılabilir. Bu nedenle, çoğu yerleşik güç kaynağı sistemi, güç kaynağının ana gövdesi olarak DC/DC dönüştürme modüllerini benimsemiştir. Ancak, güç yönetim devreleri olmadan eksiksiz ve sağlıklı bir güç sistemi kurulamaz. Güç yönetiminin içeriği şunları içerir: güç sistemi izleme, sıralama ve izleme, izleme ve arıza güvenliği. Güç yönetimi cihazları, ortak mod reddi, başlatma sınırlaması, başlatma ve kapatma kontrolü ve hatta girişte güç faktörü düzeltmesi gibi işlevleri yerine getirir. Çıkış tarafında konfigüre edilen güç yönetim cihazı başlatma sırasını ve çıkış voltajı regülasyonunu kontrol eder ve aşırı düşük voltaj ve aşırı akım koşulları için karşılık gelen arıza korumasını sağlar. Şekil 1 Yalıtılmış AC/DC güç sistemlerinde güç yönetimi cihazlarının uygulama koruması. İlgili tüm fonksiyonel devrelerin ana devreden izole edilmesi gerekir.
Dijital güç yönetimi teknolojisi ve uygulamasının ayrıntılı açıklaması
Ve
Özel dijital güç yönetimi cihazları, yaygın olarak kullanılan analog devreler veya mikrodenetleyiciler, programlanabilir mantık cihazları ve diğer yöntemlere göre maliyet, geliştirme döngüsü ve güvenilirlik açısından daha büyük avantajlara sahiptir. Yeni nesil dijital güç yönetimi cihazları, gerçek zamanlı izleme gereksinimlerini karşılayabilen hızlı bir ADC'yi entegre ederek arızaları genel amaçlı bir mikro denetleyicinin çip dışı ADC'sinden daha hızlı yansıtabilmesini sağlar. İzleme verileri, hassas voltaj düzenleme ayarları, arıza koruması ve diğer işlevleri elde etmek için I2C veya PMBus veriyolu aracılığıyla güç kaynağının ana denetleyicisine iletilir. Dahili bir saat, hata günlüğünü etkinleştirir. Çok çıkışlı güç sistemi için, dijital güç ana denetleyicisi, güç sisteminin kapsamlı izlenmesini gerçekleştirerek, her bir çıkış terminalinin yönetim cihazından gelen her çıkışın izleme verilerini veri yolu arabirimi aracılığıyla gerçek zamanlı olarak okur. Yazılım tasarımı onaylandıktan sonra, tasarımın tüm ürünleri için aynı kaynak dosyalar ve konfigürasyon dosyaları kullanılabilir ve performans üniteden üniteye tutarlı olurken, analog devreler bileşenlerin kendilerindeki farklılıklar nedeniyle farklı performansa sahip olacaktır.
Güç yönetimini uygulamak ve amplifikatörler, karşılaştırıcılar ve RC zaman gecikmeleri aracılığıyla çeşitli parametreleri ayarlamak için analog devrelere dayanan geleneksel güç sistemi yönetim devreleri, artık dijital güç yönetimi cihazları kadar üstün değildir. Tasarımın derinleşmesiyle, bileşenler artık parametrelerin değişmesiyle değişmeyecek ve devre kartının tekrar tekrar işlenmesi gerekmeyecek. Konfigürasyon yazılımının çalışma parametrelerini ayarlamasına izin veren özel bir dijital güç yönetimi cihazı kullanmak. Tasarım sırasında yapılan değişiklikler, donanım değişikliği olmadan yazılımda kolayca uygulanabilir. Yapılandırma yazılımı, tasarımcının yalnızca birkaç parametreyi ayarlamasını gerektirir. Tüm parametreler ayarlandıktan sonra, programlama indirme hattı ile I2C portu üzerinden dijital güç yönetim cihazına indirilebilirler. Şekil 2, tipik bir güç yönetim cihazının dahili işlevsel birimlerinin bir blok diyagramıdır.
Dijital güç yönetimi teknolojisi ve uygulamasının ayrıntılı açıklaması
Güç sistemlerinin izlenmesinde özel güç yönetimi entegre devrelerinin uygulanmasının yanı sıra, yeni nesil tümdevreler kendi tasarımında güç tüketimini azaltan ve kısmi güç yönetimi fonksiyonları da ekleyerek dijital güç ve dijital güç yönetimi sağlıyor. cihaz iletişim arayüzü. Bu, üst düzey dijital işlemcilere yansıdı. Dijital işlemci, DC/DC dönüştürücü ve dijital güç yönetim birimi arasındaki iletişim sayesinde işlemci, mevcut işlem hızına ve görev yoğunluğuna göre gereken güç kaynağı voltajını otomatik olarak ayarlayabilir. Dijital güç kaynağı ve güç yönetim birimi birkaç kayıt içerir. İşlemcinin ihtiyaç duyduğu voltaj değiştiğinde, ilgili kayıtları yapılandırmak için veri yolu aracılığıyla yeni veriler alır veya dijital güç kaynağının dahili programının arama tablosunda ilgili ayar değerlerini bulur. Bu tür bir şema, katı güç tüketimi gereksinimleri olan alanlarda ana uygulama haline geliyor. Dahili parçalar için ayrı güç kaynaklarına sahip işlemciler için, bekleme veya uyku durumundaki fonksiyonel birimlerin gücü tamamen kapatılabilir, bu da güç tüketimini daha da azaltır, ancak güç kaynağı yönetimi için daha yüksek gereksinimler ortaya çıkarır. Yalnızca çıkış portları artmakla kalmaz, aynı zamanda farklı portların ayarlanması ve izlenmesi, dijital güç yönetimi ünitesindeki programın karmaşıklığını önemli ölçüde artıracaktır. İşlemcinin içindeki donanım performans monitörü, belirli bir süre içinde en düşük besleme voltajını sağlayabilir. Monitör bilgileri doğrudan işlemcinin içinden gelir, bu nedenle izleme sisteminin kapalı döngüsü, güç yönetiminin SOC tasarımını gerçekleştirerek tamamen işlemci çipinin içindedir.
