Digitaalne toitehalduse tehnoloogia ja rakendus
See artikkel tutvustab digitaalse toiteallika põhiomadusi, digitaalse toiteallika eeliseid võrreldes analoogtoiteallikaga ja digitaalse toitehalduse põhisisu ning tutvustab ka digitaalse toitehaldustehnoloogia rakendamist.
Uue põlvkonna integraallülitused nõuavad toitepinget 3,3 V, 1,8 V või isegi madalamat. Üks seade vajab toiteallikaks mitut pinget ja praegune nõudlus on suur ning pinge tuleb seadmele rakendada õigel ajal. Pinge, mis neid seadmeid toidab, tuleb genereerida plaadil (eelistatavalt seadmete lähedal), et minimeerida pingelangust ja stabiliseerida pinget. Suure jõudlusega alalis-/alalisvoolumuundurid sobivad laia sisendiga ja neid saab kasutada isoleeritud toiteallikatena või isoleerimata koormuspunktmuunduritena. Seetõttu on enamik pardal olevaid toitesüsteeme võtnud toiteallika põhiosaks alalis-alalisvoolu muundamise moodulid. Täielikku ja tervet elektrisüsteemi ei saa aga ehitada ilma toitehaldusahelateta. Toitehalduse sisu hõlmab: toitesüsteemi jälgimist, järjestamist ja jälgimist, jälgimist ja tõrkekindlust. Toitehaldusseadmed käsitlevad selliseid funktsioone nagu tavarežiimi tagasilükkamine, käivitamise piiramine, käivitamise ja seiskamise juhtimine ning isegi võimsusteguri korrigeerimine sisendis. Väljundi poolel konfigureeritud toitehaldusseade juhib käivitusjärjestust ja väljundpinge reguleerimist ning tagab vastava rikkekaitse üle-ala- ja ülevoolutingimuste korral. Joonis 1 Toitehaldusseadmete rakenduskaitse isoleeritud vahelduv-/alalisvoolusüsteemides. Kõik asjakohased funktsionaalsed ahelad peavad olema peavooluringist eraldatud.
Üksikasjalik selgitus digitaalse toitehalduse tehnoloogia ja rakenduse kohta
a
Spetsiaalsetel digitaalsetel toitehaldusseadmetel on kulu, arendustsükli ja töökindluse osas suuremad eelised kui tavaliselt kasutatavatel analoogskeemidel või mikrokontrolleritel, programmeeritavatel loogikaseadmetel ja muudel meetoditel. Uue põlvkonna digitaalsed toitehaldusseadmed integreerivad kiire ADC, mis suudab täita reaalajas jälgimise nõudeid, muutes selle võimeliseks tõrkeid kajastama kiiremini kui üldotstarbelise mikrokontrolleri kiibiväline ADC. Seireandmed edastatakse I2C või PMBus siini kaudu toiteallika peakontrollerile, et saavutada täpsed pingeregulatsiooni seadistused, tõrkekaitse ja muud funktsioonid. Sisemine kell võimaldab rikete logimist. Mitme väljundiga toitesüsteemi jaoks loeb digitaalne toite põhikontroller reaalajas iga väljundterminali haldusseadme iga väljundi jälgimisandmeid siiniliidese kaudu, teostades toitesüsteemi igakülgset jälgimist. Kui tarkvara disain on heaks kiidetud, saab kõigi disainitoodete jaoks kasutada samu lähtefaile ja konfiguratsioonifaile ning jõudlus on seadmeti ühtlane, samas kui analooglülituste jõudlus on komponentide endi erinevuste tõttu erinev.
Traditsioonilised toitesüsteemi haldusahelad, mis toetuvad toitehalduse rakendamiseks ja erinevate parameetrite seadistamiseks võimendite, komparaatorite ja RC-ajaviivituste abil analoogskeemidele, ei ole enam nii paremad kui digitaalsed toitehaldusseadmed. Disaini süvenedes ei muutu komponendid enam koos parameetrite muutumisega ning trükkplaati ei pea enam korduvalt ümber töötlema. Spetsiaalse digitaalse toitehaldusseadme kasutamine, mis võimaldab konfiguratsioonitarkvaral seadistada tööparameetreid. Disaini käigus tehtud muudatusi saab hõlpsasti tarkvarasse ilma riistvaraliste muudatusteta juurutada. Konfiguratsioonitarkvara nõuab vaid mõne parameetri kohandamist. Pärast kõigi parameetrite seadistamist saab need I2C-pordi kaudu programmeerimise allalaadimisliiniga digitaalsesse toitehaldusseadmesse alla laadida. Joonis 2 on tüüpilise toitehaldusseadme sisemiste funktsionaalsete üksuste plokkskeem.
Üksikasjalik selgitus digitaalse toitehalduse tehnoloogia ja rakenduse kohta
Lisaks spetsiaalsete toitehalduse integraallülituste rakendamisele elektrisüsteemide seires, on uue põlvkonna integraallülitustele lisatud ka funktsioonid energiatarbimise vähendamiseks ja osalise võimsuse haldamiseks oma disainis, pakkudes digitaalset võimsust ja digitaalset toitehaldust. seadme sideliides. See on peegeldunud kõrgema klassi digitaalsetes protsessorites. Digitaalse protsessori, alalis-alalisvoolu muunduri ja digitaalse toitehaldusüksuse vahelise side kaudu saab protsessor automaatselt reguleerida vajalikku toitepinget vastavalt oma praegusele töötlemiskiirusele ja ülesande intensiivsusele. Digitaalne toiteallikas ja toitehaldusplokk sisaldab mitmeid registreid. Protsessori poolt vajaliku pinge muutumisel saab see siini kaudu vastavate registrite seadistamiseks uusi andmeid või leiab vastavad seadistusväärtused digitaalse toiteallika siseprogrammi otsingutabelist. Selline skeem on muutumas peamiseks rakenduseks rangete energiatarbimise nõuetega valdkondades. Protsessorite puhul, millel on sisemiste osade jaoks eraldi toiteallikad, saab oote- või puhkeolekus olevad funktsionaalüksused täielikult välja lülitada, mis vähendab veelgi energiatarbimist, kuid seab kõrgemad nõuded toiteallika juhtimisele. Mitte ainult väljundpordid ei suurene, vaid ka erinevate portide seadistamine ja jälgimine suurendab oluliselt programmi keerukust digitaalses toitehaldusüksuses. Protsessori sees olev riistvara jõudlusmonitor suudab teatud aja jooksul pakkuda madalaimat toitepinget. Monitori teave tuleb otse protsessori seest, seega on seiresüsteemi suletud ahel täielikult protsessorikiibi sees, realiseerides toitehalduse SOC-disaini.
