本文介紹了一種適用于所場合的數(shù)字電源系統(tǒng)管理，分析了數(shù)據(jù)通信、電信或存儲系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)電源管理功能，可以使電源系統(tǒng)在負(fù)載點(diǎn)、電路板、機(jī)架甚至安裝后以最低能耗滿足目標(biāo)性能要求。

引言

嵌入式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師一直在被迫提高數(shù)據(jù)吞吐量和系統(tǒng)性能以及增加各種功能。同時(shí)，他們也面臨著降低系統(tǒng)總體功耗的壓力。例如，在數(shù)據(jù)中心中面臨的挑戰(zhàn)是，通過重新安排工作流程，將作業(yè)轉(zhuǎn)移到未得到充分利用的服務(wù)器上，使其他服務(wù)器能夠停機(jī)，以此來降低總體功耗。不過，為了滿足這些要求，有必要了解最終用戶設(shè)備的功耗。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，可以采用恰當(dāng)設(shè)計(jì)的數(shù)字電源管理系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┕臄?shù)據(jù)，方便做出明智的能源管理決策。

大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)通過48V背板供電。這個(gè)電壓通常被降至更低的中間總線電壓，一般為12V，然后再進(jìn)一步降至3.3V，以給系統(tǒng)中電路板供電。不過，這些電路板上的大多數(shù)子電路或IC需要以不到1V至3V的電壓以及數(shù)十毫安至數(shù)百安培的電流工作。結(jié)果，負(fù)載點(diǎn)(PoL)DC/DC轉(zhuǎn)換器有必要將這一中間總線電壓降至子電路或IC所要求的電壓。而且，使問題更加復(fù)雜的是，這些電壓軌對排序、電壓準(zhǔn)確度、裕度調(diào)節(jié)以及監(jiān)察有嚴(yán)格要求。

既然在數(shù)據(jù)通信、電信或存儲系統(tǒng)中可能有超過50個(gè)PoL電壓軌，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)師就需要一種簡單的方法來管理這些軌的輸出電壓、排序以及可允許的最大電流。某些處理器要求其輸入/輸出(I/O)電壓在內(nèi)核電壓之前上升，而某些DSP則要求其內(nèi)核電壓在I/O電壓之前上升。使問題更加復(fù)雜的是，斷電排序也是必要的。因此，設(shè)計(jì)師們需要一種簡單的方法來更改系統(tǒng)，以針對每一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器優(yōu)化系統(tǒng)性能和存儲特定配置值，進(jìn)而從總體上簡化設(shè)計(jì)工作。

此外，為了針對可能出現(xiàn)過壓情況保護(hù)昂貴的ASIC，高速比較器必須監(jiān)視每個(gè)軌的電壓值，而且在某個(gè)軌超出其規(guī)定的安全工作限度時(shí)立即采取保護(hù)行動。在數(shù)字電源系統(tǒng)中，如果發(fā)生故障，可以通過PMBus報(bào)警線路通知主機(jī)，而且可以關(guān)斷從屬軌，以保護(hù)ASIC等接受供電的器件。實(shí)現(xiàn)這種級別的保護(hù)需要合理的準(zhǔn)確度和數(shù)十微秒量級的響應(yīng)時(shí)間。

出于這些原因，數(shù)字電源轉(zhuǎn)換IC需要提供高度準(zhǔn)確的數(shù)字電源系統(tǒng)管理以及高分辨率可編程性和快速遙測回讀，以實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視關(guān)鍵負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器功能。這些IC必須通過基于I2C的PMBus接口、以超過100條命令提供高效率同步降壓型轉(zhuǎn)換，還必須有內(nèi)置EEPROM。這些器件必須兼有一流的模擬開關(guān)穩(wěn)壓器控制器和精確的混合信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，以實(shí)現(xiàn)無比簡便的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理。最后，還有一個(gè)迫切解決的問題，必須有具備易用圖形用戶界面(GUI)的軟件開發(fā)系統(tǒng)支持這些器件。