整合电源管理与转换,简化电源系统设计

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1、当今，面向电信及数按通信市场的先进电子系统人量依帧于髙性能.粘细线度数字ICWPCA、DSP利/或ASIC）快速有效地处理対时间敏感的数字数据，对更髙带宽的需求已迫使这些数字IC的制造商迫求领先的工艺技术.以便在将功耗降至最低时优化性能。但是.这•的势也产生了前儿代工艺屮所没有的名种电游管理何題。降低内孩电压电半捉高负找电流・采用亚100纳来工艺技术实现的更小芯片尺寸使这些IC中的电流帑度急剧増加。此外.分离的电压层与多核架构的使用还迫使系统设计人员提供更多的独特电压层，以及在这些电压之间提供持定的推序•外部电源筲理IC已可提供•它们可網决这些高瑞系统所产生的一个或多个

2、紂遞.但如何使这些IC与电源转頼块无経协作仍是一个亟待解决的紂遞.这经常隔要多个分立元件并进行大城软件开发。另一个練卩的问题来自难以预料的FPGA或ASIC最佳运行多数的变化。最终的特性结果有时会迫使设计人员在构翅了初始硬件后更改他们的设计，从而导致他们在以下两个方面上很难做出决定：利用性能更低的产品抓住所需的市场商机.还是冒可陡给予竞争対于•上市时间优势的延決风険。恨据所选的电激架构.这种更改可能如同以下情况那样复杂：需要额外电压域和新的卅序.以及调整系统的热件业面（operatingprofile）,以确保在同一位賈出现更高的总功耗时保持可靠性.具有楼合电游管理的负

3、戎点转换器有助于系统设计人员开发具有分布式智能的电游系统架构.这些架构具有更珞的性能•而厲比传统模拟电游架构更容易设计。这种智能电源系统还可使系统设计人员在研狀周期后期快速适应系统耍求变化.而H.不会出现大虽规件再役计或虫大的轶fl•开发廷迟間舐从而缩短了产晶上市时间.并可使电源系统架构在具有不同电源要求的众多产晶间轻松地进行再利用。PMBus实现了兼容性为简化智能电游系统设计.我们必须首先提供大金嫌容的电源产品.而且这些产品需要具有实施复杂电游管理功能所需的灵活性和智能.同吋可减轻结合不同电源元件的负担。为满足这一•耍求.儿家电源IC及电源模块公司创建了PowerMa

4、nagenentBus（PMBus）,这是一个通过I2C或SMB”硬件接口提供的标准指令集。这种开放式标准拆令集有助于电源元件制造商（IC及模块）捉供兼容的产砒这空产血可轻松进行集成，以创妃先前冊耍大显设计和定制软硬件的定制智能电激架构。此外.它还提供了标准PMBus命令.以支持多个电激管理功能•其中包拈电压排序.边限.电压.电流及温度监控.以及广泛的故障笛理。此外.毎个PMBusiSj令必须由任何相一致的器件（无论制造外形或功率级如何）以同样方式加以解释.从而可轻松扩展简单的系统软件工作・以使包含所需数H的电源域，系统设计示例表1＞电信系统电遞要求示例《12V中间总域

5、）电滦正第最大电压徑制与左控器盜控器程揑器排序取跟蹂FPGA内核1.2302有有有有內核/然后FPGAI/O1510i有育有1有为I/ODSP内核2.S81有有有有FPGA电压一数逻辑13.331有有无■有后的向上/向下DDRV„,1.8201有有有DDRVTT0.92i有有1有茨】说明了嵌入式恥信设计的貝空系统电游要求.以及与各种电源域相关的任何管现要求。电压与负截电流范【13广.在整个工作电压范囤内测试功能需要电压边每个器件的电压必须能够动态加以控制.以便在各种工作条件F优化性能。此外.还必须监控每个负载器件的电压■电流及温度.以便握供仃关这些髙性能、髙价格IC正常

6、苗况的准确反馈，并确保系统在指定的温度范围内运行。混合使用零种髙幫度逻辑IC还需耍电压排序与跟踪的独待组合。为实现系统兼容性并将通过背板的檢入电流降至址小.我们逸择了12丫的输入总线电压。这种设讣一•股涉及多个电源转换IC.乡个外部电源符理IC及分立元件.以实施川序.跟臥边限及监控功能。但通过使用町与PMBus兼容的产站•利用报少的独特电撅转换IC及兹少的器件间连接（如图1所不｝即可轻松构建该系统。ZL2005ZL2005ZL2105ZL2005」VcoreZL20051.2V/30A15V/10AVosp2.5V/8AVlogk3.3V/3ALOGICVTRKZL20

7、05k4^VCOQ—1BV/20AVttDDRIIMEMORY对丁更高的电流供应，我们选择了单相PMBusDC/T）Cn制器（ZL200G,因为该控制器能够灵活地处理岛达30A的负栈电流，而冃逋过与多个削丁并联，它还能够传输更高的负域电流，对于低电流｛低于32供应.我们选择了具有整合MOSFET的PMBusDC/DC转换溶（ZL21O5〉，因为其外形较小。毎个器件中均整合了所仔必需的电祿管理功能.因此可菲常轻松地楓据毎个设备的单独姿求对它们进行配进.同时可将分立元件数减至赧少.以及叔大稈度地减小与-般用于配代模拟电浙IC的R/C网络相关的