用于有源电源管理的 PMBus 兼容 PoL 稳压器 (有源电路中的源指的是)

{本文由家电维修技术小编收集整理资料}优化效率和解决高端处理器、FPGA和ASIC的复杂电源要求的需要使得有源电源管理成为数据中心服务器、电信*和网络设备应用中的关键设计要求。同时，设计电源方案的工程师需要限度地减少电路板空间，同时缩短从初始概念到终产品的开发时间。优化效率和解决高端处理器、FPGA和ASIC的复杂电源要求的需要使得有源电源管理成为数据中心服务器、电信*和网络设备应用中的关键设计要求。同时，设计电源方案的工程师需要限度地减少电路板空间，同时缩短从初始概念到终产品的开发时间。为了应对主动电源管理的挑战，工程师现在必须考虑围绕PMBus规范构建的解决方案，该规范提供了一个用于监视和控制电源管理设备的平台。为了解决空间*问题，必须实施组件数量少的解决方案。MPQP是MonolithicPowerSystems(MPS)集成PMBus的负载点(PoL)稳压器，为工程师提供了一种方法来应对这两组*设计挑战。*设计挑战服务器、电信和网络基础设施中使用的典型电源架构包括一个AC/DC前端，负责生成V的直流电压。该V电压被馈入DC/DC转换器，为V中间总线架构(IBA)供电。然后，这个V电压被分配到电路板上的多个PoL转换器，为IC或子电路供电。这些IC或子电路中的大多数都需要在低于1V至3.3V的电压范围内以及数十毫安至数百安培的电流范围内工作。这些电源轨通常对时序、电压精度、裕量和监控有严格的设计要求（图1）。

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图1分布式电源架构示例在一个复杂的*中，可能有多达个PoL电压轨。*架构师和工程师需要一种简单的方法来管理这些电源轨的输出电压、时序和允许电流。某些处理器要求I/O电压在电压之前上电。或者，某些ASIC需要电压在I/O电压之前上电。上电和断电排序也是必要的。必须有一种简单的方法来实施更改以优化*性能，并为每个DC/DC转换器存储特定配置，以简化设计工作。为了满足对主动电源管理不断增长的需求，许多新的*设计已转向采用PMBus技术，因为它允许电源具有更大的灵活性。PMBus简化了电源的配置、排序和监控，同时确定警告和故障并做出反应。的PMBus规范（1.3版）引入了自适应电压缩放(*S)，它支持处理器降低其时钟频率并自主降低电源电压的能力。这在输出负载较轻时将自身功耗降至，从而实现显着的省电效果。PMBus1.3版提供了许多进一步的改进，例如更快的PMBus速度以提高数据吞吐量，增强输出电压*以通知警告阈值，随着*复杂度的增加和设计周期的缩短，设计资源变得捉襟见肘，因此资源分配主要集中在开发*的关键知识产权上。这通常意味着必须将电源搁置一旁，直到开发周期的后期。由于时间有限，而且电源设计知识可能有限，因此存在开发占地面积尽可能小的高效解决方案的压力。不断缩小的电路板面积需求导致利用PCB底面来化电路板的空间，但在某些情况下这可能不是一种选择。理想的解决方案是外形小巧的完整电源。处理范围从几十毫安到几百安的应用的传统方法是分立式模拟解决方案。分立模拟解决方案的构建块包括一个*IC和一对外部MOSFET或驱动器MOSFET(DrMOS)IC。这些组件使用适当数量的输入和输出电容器以及适当的电感器实现，可以满足基本的电源转换要求。然而，大多数复杂的现代*设计都需要监视、控制和获取*的实时信息的能力。这些功能可以通过添加更多外部组件来实现，例如电压*、温度传感器、模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。这不仅增加了成本，与传统的分立模拟解决方案不同，MPS实施单片解决方案。MPQP是一款带PMBus接口的V降压稳压器，可在单相*作中提供A电流，利用同步整流实现效率，所有这些都在单个硅芯片上完成。它采用耐热增强型TQFN(4×5mm)封装。MPQP比使用单独的*IC和功率级（不包括外部组件）的分立模拟解决方案小约-%（表1）。

表1MPS的IC面积与分立模拟解决方案该IC需要少数量的外部元件来简化原理图和PCB布局（图2）。电源的基础设计可以分三步完成：首先，选择适当数量的输入和输出电容器以满足应用的电压和电流纹波要求。其次，选择合适的电感来满足应用的总负载电流需求。第三，通过在它们各自的引脚和地之间放置一个电阻来编程电流*和PMBus*。其余功能和*作可通过PMBus解决。由于其高度集成和简单的设计，稳压器可以实现–%的典型效率。例如，对于1MHz开关频率应用中的Vin至2.5Vout，该IC的峰值效率高达%。

图2MPQP单相工作典型应用电路并联运行和均流图3MPQP在多相*作中的典型应用该稳压器还提供了一种处理大功率应用的简单方法。图3显示了IC在多相*作中的典型应用。它具有可扩展性，可以并联以满足高负载电流需求。恒定导通时间(COT)控制模式架构可确保均衡的负载电流共享和匹配。在多相*作中，所有相的*UM引脚连接在一起。*UM的信息是从每个相位收集的，并与平均电流进行比较以确定TON脉冲的持续时间。稳压器可以实现的电流匹配，在4相*作的室温下每相之间的误差<2%（图4).这减轻了热点的可能性。MPQP多可并联8颗IC，相数可增加至相，轻松支持A的输出电流。

图4MPQP在4相*作中的均流测量*监测/控制和调试/微调使用兼容PMBus的电源IC比传统的分立模拟解决方案方法具有许多*优势。它们提供轻松灵活的配置、广泛而准确的*控制以及详细而的监控和遥测。在传统的分立模拟解决方案中，输出电压、电流*、开关频率和过流阈值等参数通常通过一个或多个电阻器设置。对应用程序所做的任何更改或更新都需要对实际物理组件进行返工。这意味着每个应用程序都有一组不同的组件供工程师*。只需一份物料清单(BOM)，稳压器即可支持多种应用。输入/输出电压、输入/输出电流（每相和总电流）、开关频率、故障保护等参数可通过PMBus编程。这些参数的调整可以动态改变。该IC可以根据手头的需要调整电源的运行。该稳压器还使用内置的多次编程(MTP)单元来存储自定义配置。每次*针对特定应用进行微调后，工程师可以保存和存储所有调整后的参数。这允许快速修改并限度地减少物理硬件更改。该IC消除了重复性和潜在的密集型劳动活动，使*微调变得无忧无虑。该稳压器符合PMBus1.3标准并具有监控功能。读取和实时信息（例如：电压、电流、功率、温度、开关频率和故障）的能力可以全面了解电源的性能。这在测试和调试阶段甚至*部署期间非常有用，因为它使工程师能够通过预测分析优化*运行时间，并在需要维修时通过获取更多数据限度地减少停机时间。结论主动电源管理是实现*内适应性水平的关键，这对于满足不断增长的数据通信和网络行业的能效需求至关重要。这也是*架构师和工程师能够在空间受限和周转时间紧迫的情况下交付新设计的方式。MPS的PoL调节器是应对这些挑战的直接解决方案。有了稳压器，元件选择、优化和布局的设计负担就消除了，缩短了整体设计时间、*故障机修到这里，终于修好值得探讨。，并终缩短了上市时间。