今日的网络设备规划师面临着开发时刻敏捷缩短和本钱遭到严厉约束的压力，可是人们依然期望他们能打破功用约束，并添加功用。越来越多的网络体系功用需求添加 ASIC 和处理器，而每个 ASIC 和处理器都需求几种电压轨，然后导致呈现了具有几十种轨电压的线路卡。电压轨如此之多带来的应战是，优化硬件运用率，以最大极限地下降整体功耗。
为了满意这种需求，数字电源办理作为杂乱的高牢靠性运用之要害组件正在快速呈现。数字电源办理答应经过依据PC的软件东西，高效率地对杂乱的多轨体系进行调试，然后可防止消耗许多时刻更改硬件。比较于传统的硬件 ECN 方法，依据软件的线路内测验 (ICT) 以及电路板开发与运行状况查验作业大为简化，这是由于固件改变可在 PC 上完结，而无需触摸电路板。数字电源办理为规划师供给了实时遥测数据和毛病记载，然后能完成电源体系毛病的快速确诊，并敏捷采纳纠正举动。
或许最有含义的是，具有数字办理功用的 DC/DC 转化器答应规划师开发“绿色”电源体系，这类电源体系在满意体系功用方针 (计算速度、数据传输速率等等) 的一同，还能优化动力运用率。优化可以在负载点、电路板和机架上，甚至在装置阶段进行，然后一同下降了基础设施本钱和产品在整个寿数期内的整体具有本钱。
本文探讨了在网络交换机和路由器、基站和服务器、以及工业和医疗设备中，怎样经过运用 LTC2974 四通道数字电源办理 IC 来改进功用、牢靠性和能效。
图 1：具有 EEPROM 的四通道电源操控器 (仅显现了一个通道)
PMBus INTERFACE：PMBus 接口
TO/FROM OTHER DEVICES：至/自其他器材
TO uP RESETB INPUT：至微处理器的复位 B 输入
WATCHDOG TIMER INTERRUPT：看门狗定时器中止信号
DC/DC CONVERTER：DC/DC 转化器
* SOME DETIALS OMITTED FOR CLARITY：* 为明晰起见，省掉了一些细节
ONLY ONE OF FOUR CHANNELS SHOWN：仅显现了 4 个通道之中的 1 个
**LTC2974 MAY ALSO BE POWERED DRIECTLY FROM EXTERNAL 3.3V SUPPLY
** LTC2974 也可以直接由外部 3.3V 电源供电
对任何数量的电源排序;随意添加电源
LTC2974 简化了任何数量电源的排序。经过运用一种依据时刻的算法，用户能以任何次序、动态地为电源的接通和断开排序。运用单线同享时钟总线以及一个或多个双向毛病引脚也可以跨多个 LTC2974 排序 (参见图 2)。这种方法极大地简化了体系规划，由于通道能依照任何次序排序，而不论由哪一个 LTC2974 供给操控。任何时刻都可添加额定的 LTC2974，而不用忧虑体系约束，例如子卡衔接器引脚供给受限。
图 2：仅用两条衔接，就可以无缝地级联多个 LTC2974
SEQUENCE SUPPLIES UP IN ANY ORDER：以任何次序为电源加电排序
INDIVIDUAL MARGINING FOR ALL SUPPLIES：一切电源都可以独自进行裕度调理
SEQUENCE SUPPLIES DOWN IN ANY ORDER：以任何次序为电源断电排序
0.5V/DIV：每格 0.5V
AC-COUPLED：AC 耦合
加电排序可由各种条件呼应触发。例如，当下流 DC/DC POL 转化器的中心总线电压超越特定接通电压时，LTC2974 就可以主动排序。或许，接通排序可以由操控引脚输入的上升或下降沿发动。该器材还可供给呼应毛病状况的当即断开或断开排序。排序还可以由简略的 I2C 指令发动。LTC2974 支撑这些条件的恣意组合。
巩固的体系需求通用毛病办理
双向毛病引脚可用来树立通道之间毛病呼应的相关性。例如，假如发生短路，那么一个或多个通道的接通排序可以停止。电压和电流督查器的约束门限和呼应时刻的过大和过小值都是可编程的。此外，还可监督输入电压、芯片温度和 4 个外部二极管的温度。LTC2974 可以设定为，假如这些量之中的恣意一个超越了它们的过大或过小值的约束，那么 LTC2974 就以若干种方法做出呼应，包含当即锁断、抗尖峰搅扰锁断和具重试功用的锁断。
还可用集成的看门狗定时器来监督外部微操控器。有两种超时时刻距离可用：第一次看门狗时刻距离和接续时刻距离。这使得有或许在一确认电源杰出信号今后，就为微操控器规则较长的超时时刻距离。LTC2974 可以装备为，假如发生看门狗毛病，就使微操控器在预先确认的时刻长度内处于复位状况，之后从头确认电源杰出输出。
运用精确的电压监督来改进制作良率
跟着电压降至低于 1.8V，许多现成有售的模块在随温度改变满意输出电压精确度的要求方面都会遇到费事。现在，低于 ±10mV 的肯定精确度要求是常见的，然后有必要在制作进程中微调输出电压，这是一个消耗许多时刻的进程。
原始设备制作商 (OEM) 有必要给测验留出裕度，以保证面临不断漂移的轨电压，交给牢靠的体系，这或许导致极大地影响制作良率。处理这一问题有一种好得多的方法，即承受电源模块不精确这个实践，使体系能在现场自我微调。LTC2974 的数字伺服环路从外部微调该模块的输出电压，使其精确度随温度改变好于 ±0.25% (参见图 3)，然后最大极限地减少了轨电压漂移。除了改进制作良率，该数字伺服环路避开了模块精确度约束，使给电源模块供电变得更简单了。
图 3：LTC2974 可在整个温度规模内供给杰出的电压伺服精确度
ERROR：差错
THREE TYPICAL PARTS：3 款典型器材
TEMPERATURE：温度
巩固的体系得自十分简单的裕度调理
LTC2974 的数字伺服环路10 位 DAC 在为 Shmoo 绘图等运用坚持高分辨率的一同，还答运用户在很宽的规模内调理电源裕度。裕度调理是用单条指令经过 I2C 接口操控的，并且裕度调理 DAC 的输出衔接到反应节点，或经过一个电阻器微调 DC/DC 转化器的输入。这个电阻器的值针对答应的输出电压裕度调理规模设定了硬件约束，这关于软件操控之下的电源是一项重要的安全措施。
精确和温度补偿的 DCR 负载电流监督
为了完成所期望的功耗节约，有必要总结出一切作业形式时的负载特性。FPGA 用户优化代码，以最大极限地下降功率，而 AS%&&&&&% 用户依据吞吐量需求来调理内核电压。精确实时的遥测极大地简化了这种使命。
运用 LTC2974，可以依据电压、电流和温度状况寄存器确认体系是否处于正常状况，一同多路转化的 16 位 ?∑ ADC 监督输入和输出电压、输出电流、以及内部和外部二极管温度。
由于内核电压越来越低这一趋势，精确丈量负载电流现已变成了一种应战，由于运用精确的电流检测电阻器或许导致不行承受的功率损耗。一种挑选是将电感器的 DC 电阻 (DCR) 用作电流分流组件。这么做有几种优势，包含零附加功耗、更低的电路杂乱性和本钱。但是，电感器电阻与温度有很大的相关性，并且精确丈量电感器磁芯的温度很难，会不行防止地引进电流丈量差错 (参见图 4)。
图 4：一款 DC/DC 转化器的热像显现了实践电感器温度和温度监测点之间的不同
LTC2974 凭仗正在申请专利的温度补偿算法，使精确的 DCR 检测成为或许，该算法补偿从检测二极管到电感器磁芯的温度改变率，以及在电感器电流改变和温度改变之间呈现的时差 (参见图 5)。这个功用与 LTC2974 的低噪声 16 位 ?∑ ADC 相结合，可运用 DCR 微乎其微的电感器完成负载电流的精确丈量 (参见图 6)。
图 5：LTC2974 用热阻和推迟参数补偿电感器自热
INDUCTOR SELF-HEATING：电感器自热
TIME：时刻
图 6：在整个温度和输出电流规模内，针对一款 DC/DC 转化器的 LTC2974 总电流丈量差错
AVERAGE IOUT ERROR(FULL-SCALE %)：均匀 IOUT 差错 (满标度 %)
CURRENT SET POINT：电流设定点
依据 PC 的规划和毛病确诊
当与 LTpowerPlay™ 软件一同运用时，LTC2974 的毛病和警报寄存器答应规划师 (和现场用户) 一望而知地确认电源基础设施的状况 (参见图 7)。在数据记载中，供给状况信息、可用时刻和 ADC 遥测终究 500ms 的数据。假如为呼应一个毛病而制止了某个通道，那么 LTC2974 的数据记载可以存入受维护的 EEPROM 中。这个 255 字节的数据块一向坚持在非易失性存储器中，直到用 I2C 指令铲除停止。
图 7：LTpowerPlay 软件答应规划师经过一个纤巧的衔接器，将 PC 刺进体系，然后使电源办理体系能得到完好的装备和操控，并且一行代码都不用编写。
图 7 显现，在 LTpowerPlay 的 LTC2974 界面中看到的数据记载内容。LTC2974 以这种方法供给了在要害毛病发生之前，电源体系状况的完好瞬像，因此有或许在毛病一发生时，就阻隔毛病本源。就调试高牢靠性体系的预发布特征和现场毛病而言，这是一种十分名贵的功用。
独立作业
依据 PC 且易于运用的 LTpowerPlay 软件答运用户经过 USB 接口和一个加密狗卡装备 LTC2974。LTpowerPlay 软件是免费供给并可下载，答应规划师在一个直观的界面中，装备一切器材参数，然后省去了开发进程中的许多编码作业，并加速产品上市。
一旦器材装备终究确认，规划师就可以将参数保存到文件中，并上载到凌力尔特的工厂中。凌力尔特可以用该文件预设定器材，然后使客户能最便当地对电路板开发与运行状况进行查验。当内置 EEPROM 装备完结后，LTC2974 就能完全地自主作业，而无需定制软件。此外，添加一个纤巧的衔接器，就答应 LTpowerPlay 软件与 LTC2974 进行体系内的交流，然后使现场用户能依照需求存取遥测、体系状况以及毛病记载数据。
定论
LTC2974数字电源办理器为高可用性体系供给了史无前例的参数精确度、丰厚的功用和可扩展的模块化架构。用 LTC2974 可以简化杂乱的多轨体系规划。该器材选用了业界规范的 PMBus 接口，可直接与功用强大、依据 PC 且免费供给的 LTpowerPlay 操控软件衔接，并包含一个集成的 EEPROM 以完成完全的定制化。客户可用 LTpowerPlay 规划东西规划运用，并简洁地将装备上载到凌力尔特的工厂。凌力尔特可以选用您的定制装备在您的运用中发生装置即用的预编程器材。
