在大部分多線(xiàn)路系統(tǒng)中,每條電源通路上電壓的升高或者降低都存在不同的序列和相對(duì)時(shí)序,這些不同序列功能的實(shí)現(xiàn)可以借助電源管理IC(Powe Management IC, PMIC)或者專(zhuān)用的序列器IC。無(wú)論怎樣,DC穩(wěn)壓器提供了電源而序列器實(shí)現(xiàn)了不同電源線(xiàn)路通路。盡管它們都集成在同一個(gè)IC芯片上—在大容量應(yīng)用中很常見(jiàn)—但是它們一般是獨(dú)立工作的。
DC穩(wěn)壓器多采用全模擬或者混合信號(hào)電路,不管它們是LDOs穩(wěn)壓器還是開(kāi)關(guān)電源。雖然進(jìn)行了一些改進(jìn)和性能提升但是穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)形式還是已經(jīng)持續(xù)數(shù)十年了。它們也有“數(shù)字化”功能,數(shù)控的使用可以借助PMBus或者I2C總線(xiàn)接口設(shè)置模擬回路的一些參數(shù),例如增益、響應(yīng)、輸出電壓、限制電流等等。一旦我們進(jìn)行了設(shè)置,穩(wěn)壓器閉合回路的操作就全部是模擬電路了,盡管有時(shí)我們會(huì)通過(guò)控制總線(xiàn)進(jìn)行一些改變或者更新,可以說(shuō)新的操作模式仍然是模擬電路為主。
現(xiàn)在我們可以看到全數(shù)字電源穩(wěn)壓器有非常大的市場(chǎng)并且不斷增長(zhǎng),很多大容量電源適配器(一般是幾百瓦甚至更高)都開(kāi)始采用全數(shù)字穩(wěn)壓器。全數(shù)字電源控制不僅僅只是通過(guò)數(shù)字總線(xiàn)來(lái)設(shè)置模擬回路的參數(shù),它還有更大的功能。實(shí)際上閉環(huán)穩(wěn)壓功能完全可以通過(guò)數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn),主要包括處理器和嵌入式算法。輸出電壓采用數(shù)字化控制輸出,并且與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較已得到我們期望的電壓值,主要是通過(guò)控制DAC控制電路調(diào)節(jié)輸出電壓(當(dāng)然我們還需要考慮其他更多因素)。電源軌排序是測(cè)試和驗(yàn)證嵌入式固件必不可少的一個(gè)步驟。
全數(shù)字方案使得控制和電源軌排序工作更加靈活,更好的適應(yīng)操作條件,用戶(hù)可以根據(jù)具體側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整,比如提高調(diào)壓效果、提升效率、最小化電磁噪聲等等。更加靈活的是我們可以動(dòng)態(tài)改變這些操作的優(yōu)先級(jí)。對(duì)于一個(gè)工程師來(lái)說(shuō),在很多情況下這種既能調(diào)節(jié)電壓又能動(dòng)態(tài)改變優(yōu)先級(jí)操作的高度靈活性是非常理想的。
既然全數(shù)字電源控制有這么好的靈活性我們還有什么可顧慮的呢?甚至對(duì)于不同的電源通路排序都可以通過(guò)數(shù)字控制算法來(lái)完成,不僅靈活還可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。既然有這么多的方便之處,我們應(yīng)該毫不猶豫的采用數(shù)控電源和電源軌排序。
但是我們可能都有過(guò)類(lèi)似的經(jīng)驗(yàn)或者教訓(xùn),就是看似完美的東西總會(huì)有潛在的問(wèn)題。我們的設(shè)計(jì)幾乎所有部分都采用基于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),那么我們想做出一些改變會(huì)很容易。當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)項(xiàng)目之初以及執(zhí)行時(shí)要考慮一些幾點(diǎn):
· 首先很多人會(huì)覺(jué)得先這樣做吧,后面我們可以在軟件里面進(jìn)行修復(fù)。
· 第二,我們可能不清楚我們做了些什么,因?yàn)橐恍┬薷牡奈臋n可能不全面,甚至就算是代碼清單也不能讓你搞清楚,我們需要知道每個(gè)代碼塊和算法的具體功能。
· 第三,可能是麻煩的,就是一些代碼是靈活可變的意味著我們的設(shè)計(jì)不是固定的,經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)者都知道將項(xiàng)目向前推進(jìn)的關(guān)鍵步驟就是盡可能的明確各方面的功能需求,尤其是那些對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用范圍有影響的方面。當(dāng)所有方面都是不確定的而且有可能發(fā)生改變,那么想讓項(xiàng)目取得進(jìn)展就好比想將果凍釘在墻上一樣不現(xiàn)實(shí)。
供電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能是我們需要下決定完成的,并且不要隨便修改,穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)是其他子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。與此形成鮮明對(duì)比的是,如果電源部分性能不穩(wěn)定或者特性不固定,那么就會(huì)出現(xiàn)很多莫名其妙的問(wèn)題,就像是軟件bug一樣令人費(fèi)解。
數(shù)字電源能我們帶來(lái)的靈活性和高效性讓我們能夠設(shè)計(jì)出更好的電源系統(tǒng),只要我們使用合理,做出修改時(shí)全方面考慮,尤其是不要總是去修改,這會(huì)大大方面我們的設(shè)計(jì)工作。否則如果像變色龍一樣總是改變那么就需要總是去弄清楚做出那些變化并且會(huì)帶來(lái)那些影響,很明顯會(huì)拖慢設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的工作進(jìn)度。
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