Skaitmeninio maitinimo valdymo technologija ir taikymas
Šiame straipsnyje pristatomos pagrindinės skaitmeninio maitinimo charakteristikos, skaitmeninio maitinimo pranašumai lyginant su analoginiu maitinimo šaltiniu ir pagrindinis skaitmeninio maitinimo valdymo turinys, taip pat pristatomas skaitmeninės maitinimo valdymo technologijos pritaikymas.
Naujos kartos integriniams grandynams reikalinga 3,3 V, 1,8 V ar net mažesnė maitinimo įtampa. Vienam įrenginiui reikia kelių įtampų, kad būtų tiekiama energija, o srovės poreikis yra didelis, o įtampa turi būti įjungta į įrenginį tinkamu laiku. Įtampa, kuri maitina šiuos įrenginius, turi būti generuojama plokštėje (geriausia arti įrenginių), kad būtų sumažintas įtampos kritimas ir stabilizuojama įtampa. Didelio našumo DC/DC keitikliai tinka plataus diapazono įvestims ir gali būti naudojami kaip izoliuoti maitinimo šaltiniai arba neizoliuoti apkrovos taško keitikliai. Todėl dauguma borto maitinimo sistemų naudoja DC/DC konvertavimo modulius kaip pagrindinį maitinimo šaltinį. Tačiau visavertė ir sveika elektros energijos sistema negali būti sukurta be energijos valdymo grandinių. Energijos valdymo turinys apima: maitinimo sistemos stebėjimą, seką ir sekimą, stebėjimą ir saugų gedimą. Energijos valdymo įrenginiai atlieka tokias funkcijas kaip bendrojo režimo atmetimas, paleidimo ribojimas, paleidimo ir išjungimo valdymas ir netgi galios koeficiento korekcija įėjime. Išėjimo pusėje sukonfigūruotas galios valdymo įrenginys valdo paleidimo seką ir išėjimo įtampos reguliavimą bei užtikrina atitinkamą apsaugą nuo gedimų esant per mažos įtampos ir per didelės srovės sąlygoms. 1 pav. Energijos valdymo įrenginių apsauga izoliuotose AC/DC maitinimo sistemose. Visos atitinkamos funkcinės grandinės turi būti atskirtos nuo pagrindinės grandinės.
Išsamus skaitmeninės energijos valdymo technologijos ir taikymo paaiškinimas
į
Skirtingi skaitmeniniai galios valdymo įrenginiai turi didesnius sąnaudų, kūrimo ciklo ir patikimumo pranašumus nei įprastai naudojamos analoginės grandinės ar mikrovaldikliai, programuojami loginiai įrenginiai ir kiti metodai. Naujos kartos skaitmeniniuose energijos valdymo įrenginiuose integruotas greitas ADC, kuris gali atitikti stebėjimo realiuoju laiku reikalavimus, todėl jis gali greičiau atspindėti gedimus nei bendrosios paskirties mikrovaldiklio ADC, kuris nėra lustas. Stebėjimo duomenys perduodami į pagrindinį maitinimo šaltinio valdiklį per I2C arba PMBus magistralę, kad būtų pasiekti tikslūs įtampos reguliavimo nustatymai, apsauga nuo gedimų ir kitos funkcijos. Vidinis laikrodis leidžia registruoti gedimus. Kelių išėjimų maitinimo sistemai skaitmeninis maitinimo pagrindinis valdiklis realiu laiku per magistralės sąsają nuskaito kiekvieno išėjimo valdymo įrenginio kiekvieno išėjimo stebėjimo duomenis, realizuodamas visapusišką maitinimo sistemos stebėjimą. Patvirtinus programinės įrangos dizainą, tie patys šaltinio failai ir konfigūracijos failai gali būti naudojami visiems dizaino produktams, o kiekvieno įrenginio veikimas yra vienodas, o analoginės grandinės turės skirtingą našumą dėl pačių komponentų skirtumų.
Tradicinės maitinimo sistemos valdymo grandinės, kurios remiasi analoginėmis grandinėmis, kad įgyvendintų galios valdymą ir nustatytų įvairius parametrus per stiprintuvus, lyginamuosius įrenginius ir RC laiko delsas, nebėra tokios pranašesnės kaip skaitmeniniai galios valdymo įrenginiai. Gilėjant dizainui, keičiantis parametrams komponentai nebekeis, o plokštės nebereikės pakartotinai apdoroti. Naudojant specialų skaitmeninį maitinimo valdymo įrenginį, leidžiantį konfigūravimo programinei įrangai nustatyti veikimo parametrus. Pakeitimai projektavimo metu gali būti lengvai įdiegti programinėje įrangoje be techninės įrangos pakeitimų. Konfigūravimo programinė įranga reikalauja, kad dizaineris sureguliuotų kelis parametrus. Nustačius visus parametrus, juos galima atsisiųsti į skaitmeninį energijos valdymo įrenginį per I2C prievadą su programavimo atsisiuntimo linija. 2 paveiksle yra tipinio energijos valdymo įrenginio vidinių funkcinių mazgų blokinė schema.
Išsamus skaitmeninės energijos valdymo technologijos ir taikymo paaiškinimas
Be specialių galios valdymo integrinių grandynų taikymo stebint elektros energijos tiekimo sistemas, naujos kartos integriniai grandynai taip pat pridėjo energijos suvartojimo mažinimo ir dalinio maitinimo valdymo funkcijų savo konstrukcijoje, teikiant skaitmeninę galią ir skaitmeninį galios valdymą. įrenginio ryšio sąsaja. Tai atsispindėjo aukštesnės klasės skaitmeniniuose procesoriuose. Per ryšį tarp skaitmeninio procesoriaus, DC/DC keitiklio ir skaitmeninio energijos valdymo bloko procesorius gali automatiškai reguliuoti reikiamą maitinimo įtampą pagal esamą apdorojimo greitį ir užduoties intensyvumą. Skaitmeniniame maitinimo ir maitinimo valdymo bloke yra keli registrai. Kai keičiasi procesoriui reikalinga įtampa, jis per magistralę gauna naujus duomenis atitinkamiems registrams sukonfigūruoti arba suranda atitinkamas nustatymų reikšmes skaitmeninio maitinimo šaltinio vidinės programos peržvalgos lentelėje. Tokios schemos tampa pagrindiniu pritaikymu srityse, kuriose yra griežti energijos suvartojimo reikalavimai. Procesorių, turinčių atskirus maitinimo šaltinius vidinėms dalims, funkciniai blokai, esantys budėjimo arba miego būsenoje, gali būti visiškai išjungti, o tai dar labiau sumažins energijos suvartojimą, tačiau kelia aukštesnius maitinimo valdymo reikalavimus. Padidėja ne tik išvesties prievadai, bet ir skirtingų prievadų nustatymas ir stebėjimas žymiai padidins programos sudėtingumą skaitmeniniame energijos valdymo bloke. Procesoriaus viduje esantis aparatūros veikimo monitorius gali užtikrinti mažiausią maitinimo įtampą per tam tikrą laiką. Monitoriaus informacija ateina tiesiai iš procesoriaus vidaus, todėl uždara stebėjimo sistemos kilpa yra visiškai procesoriaus lusto viduje, realizuojant galios valdymo SOC dizainą.
