Digitālās jaudas pārvaldības tehnoloģija un pielietojums
Šis raksts iepazīstina ar digitālās barošanas avota pamatīpašībām, digitālās barošanas avota priekšrocībām salīdzinājumā ar analogo barošanas avotu un galveno digitālās barošanas pārvaldības saturu, kā arī iepazīstina ar digitālās jaudas pārvaldības tehnoloģijas pielietojumu.
Jaunās paaudzes integrālajām shēmām nepieciešams barošanas spriegums 3,3 V, 1,8 V vai pat zemāks. Vienai ierīcei ir nepieciešami vairāki spriegumi, lai nodrošinātu strāvas padevi, un pašreizējais pieprasījums ir liels, un spriegums ierīcei jāpieliek pareizajā laikā. Spriegums, kas nodrošina šo ierīču barošanu, ir jāģenerē uz paneļa (vēlams tuvu ierīcēm), lai samazinātu sprieguma kritumu un stabilizētu spriegumu. Augstas veiktspējas līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidotāji ir piemēroti plaša diapazona ievadei, un tos var izmantot kā izolētus barošanas avotus vai neizolētus slodzes punkta pārveidotājus. Tāpēc lielākā daļa iebūvēto barošanas sistēmu ir pieņēmuši līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidošanas moduļus kā galveno barošanas avotu. Tomēr pilnīgu un veselīgu energosistēmu nevar izveidot bez jaudas pārvaldības shēmām. Enerģijas pārvaldības saturs ietver: energosistēmas uzraudzību, secību un izsekošanu, uzraudzību un bezatteices. Jaudas pārvaldības ierīces apstrādā tādas funkcijas kā kopējā režīma noraidīšana, palaišanas ierobežošana, palaišanas un izslēgšanas kontrole un pat jaudas koeficienta korekcija ieejā. Jaudas pārvaldības ierīce, kas konfigurēta izejas pusē, kontrolē palaišanas secību un izejas sprieguma regulēšanu, kā arī nodrošina atbilstošu aizsardzību pret bojājumiem pārmērīga zemsprieguma un pārmērīgas strāvas apstākļos. 1. attēls Jaudas pārvaldības ierīču lietojuma aizsardzība izolētās maiņstrāvas/līdzstrāvas energosistēmās. Visas attiecīgās funkcionālās ķēdes ir jāizolē no galvenās ķēdes.
Detalizēts digitālās jaudas pārvaldības tehnoloģijas un pielietojuma skaidrojums
uz
Īpašām digitālajām jaudas pārvaldības ierīcēm ir lielākas priekšrocības izmaksu, izstrādes cikla un uzticamības ziņā nekā parasti izmantotajām analogajām shēmām vai mikrokontrolleriem, programmējamām loģiskām ierīcēm un citām metodēm. Jaunās paaudzes digitālajās jaudas pārvaldības ierīcēs ir integrēts ātrs ADC, kas var atbilst reāllaika uzraudzības prasībām, padarot to spējīgu atspoguļot kļūmes ātrāk nekā vispārējas nozīmes mikrokontrollera ADC ārpus mikroshēmas. Uzraudzības dati tiek pārsūtīti uz barošanas avota galveno kontrolieri caur I2C vai PMBus kopni, lai sasniegtu precīzus sprieguma regulēšanas iestatījumus, bojājumu aizsardzību un citas funkcijas. Iekšējais pulkstenis nodrošina kļūdu reģistrēšanu. Vairāku izeju barošanas sistēmai digitālais barošanas galvenais kontrolieris reāllaikā nolasa katras izejas termināļa pārvaldības ierīces katras izejas uzraudzības datus, izmantojot kopnes interfeisu, realizējot visaptverošu energosistēmas uzraudzību. Kad programmatūras dizains ir apstiprināts, visiem dizaina produktiem var izmantot vienus un tos pašus avota failus un konfigurācijas failus, un veiktspēja ir nemainīga katrā vienībā, savukārt analogajām shēmām būs atšķirīga veiktspēja pašu komponentu atšķirību dēļ.
Tradicionālās energosistēmu pārvaldības shēmas, kas paļaujas uz analogajām shēmām, lai ieviestu jaudas pārvaldību un iestatītu dažādus parametrus, izmantojot pastiprinātājus, komparatorus un RC laika aizkavi, vairs nav tik izcilas kā digitālās jaudas pārvaldības ierīces. Padziļinot dizainu, komponenti vairs nemainīsies, mainoties parametriem, un shēmas plate vairs nebūs atkārtoti jāapstrādā. Izmantojot īpašu digitālo jaudas pārvaldības ierīci, kas ļauj konfigurācijas programmatūrai iestatīt darbības parametrus. Izmaiņas projektēšanas laikā var viegli ieviest programmatūrā bez aparatūras izmaiņām. Konfigurācijas programmatūrai dizainerim ir jāpielāgo tikai daži parametri. Kad visi parametri ir iestatīti, tos var lejupielādēt digitālajā enerģijas pārvaldības ierīcē, izmantojot I2C portu ar programmēšanas lejupielādes līniju. 2. attēlā ir tipiskas jaudas pārvaldības ierīces iekšējo funkcionālo vienību blokshēma.
Detalizēts digitālās jaudas pārvaldības tehnoloģijas un pielietojuma skaidrojums
Papildus īpašu jaudas pārvaldības integrēto shēmu pielietojumam energosistēmu uzraudzībā jaunās paaudzes integrālās shēmas ir pievienojušas arī funkcijas, lai samazinātu enerģijas patēriņu un daļēju jaudas pārvaldību savā dizainā, nodrošinot digitālo jaudu un digitālo jaudas pārvaldību. ierīces komunikācijas interfeiss. Tas ir atspoguļots augstākās klases digitālajos procesoros. Izmantojot saziņu starp digitālo procesoru, līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidotāju un digitālo jaudas pārvaldības bloku, procesors var automātiski pielāgot nepieciešamo barošanas spriegumu atbilstoši tā pašreizējam apstrādes ātrumam un uzdevuma intensitātei. Digitālā barošanas avota un barošanas vadības blokā ir vairāki reģistri. Mainoties procesoram nepieciešamajam spriegumam, tas caur kopni saņem jaunus datus, lai konfigurētu attiecīgos reģistrus, vai atrod attiecīgās iestatījumu vērtības ciparu barošanas avota iekšējās programmas uzmeklēšanas tabulā. Šāda veida shēma kļūst par galveno pielietojumu jomās ar stingrām enerģijas patēriņa prasībām. Procesoriem ar atsevišķiem barošanas avotiem iekšējām daļām funkcionālās vienības gaidstāves vai miega stāvoklī var tikt pilnībā izslēgtas, kas vēl vairāk samazinās enerģijas patēriņu, bet izvirzīs augstākas prasības barošanas avota pārvaldībai. Palielinās ne tikai izejas porti, bet arī dažādu portu iestatīšana un uzraudzība ievērojami palielinās programmas sarežģītību digitālajā enerģijas pārvaldības blokā. Aparatūras veiktspējas monitors procesora iekšpusē var nodrošināt zemāko barošanas spriegumu noteiktā laikā. Monitora informācija nāk tieši no procesora iekšpuses, tāpēc uzraudzības sistēmas slēgtā cilpa pilnībā atrodas procesora mikroshēmā, realizējot jaudas pārvaldības SOC dizainu.
