Tehnologia și aplicația digitală de gestionare a energiei
Acest articol prezintă caracteristicile de bază ale sursei de alimentare digitale, avantajele sursei de alimentare digitale în comparație cu sursa de alimentare analogică și conținutul principal al gestionării energiei digitale și, de asemenea, introduce aplicarea tehnologiei de gestionare a energiei digitale.
Noua generație de circuite integrate necesită o tensiune de alimentare de 3,3 V, 1,8 V sau chiar mai mică. Un singur dispozitiv are nevoie de mai multe tensiuni pentru a furniza energie, iar cererea de curent este mare, iar tensiunea trebuie aplicată dispozitivului la momentul corect. Tensiunile care alimentează aceste dispozitive trebuie generate pe placă (de preferință aproape de dispozitive) pentru a minimiza căderea de tensiune și pentru a stabiliza tensiunea. Convertoarele DC/DC de înaltă performanță sunt potrivite pentru intrare cu gamă largă și pot fi utilizate ca surse de alimentare izolate sau convertoare de punct de sarcină neizolate. Prin urmare, majoritatea sistemelor de alimentare de la bord au adoptat module de conversie DC/DC ca corp principal de alimentare. Cu toate acestea, un sistem de alimentare complet și sănătos nu poate fi construit fără circuite de gestionare a energiei. Conținutul managementului energiei include: monitorizarea sistemului de alimentare, secvențierea și urmărirea, monitorizarea și siguranța. Dispozitivele de gestionare a energiei gestionează funcții precum respingerea modului comun, limitarea pornirii, controlul pornirii și opririi și chiar corectarea factorului de putere la intrare. Dispozitivul de gestionare a puterii configurat pe partea de ieșire controlează secvența de pornire și reglarea tensiunii de ieșire și oferă protecție corespunzătoare împotriva defecțiunilor pentru condiții de suprasubtensiune și supracurent. Figura 1 Protecția aplicațiilor dispozitivelor de gestionare a puterii în sisteme izolate de alimentare AC/DC. Toate circuitele funcționale relevante trebuie să fie izolate de circuitul principal.
Explicație detaliată a tehnologiei și aplicației de gestionare a energiei digitale
cel
Dispozitivele digitale dedicate de gestionare a energiei au avantaje mai mari în ceea ce privește costul, ciclul de dezvoltare și fiabilitatea decât circuitele analogice sau microcontrolerele utilizate în mod obișnuit, dispozitivele logice programabile și alte metode. O nouă generație de dispozitive digitale de gestionare a energiei integrează un ADC rapid care poate îndeplini cerințele de monitorizare în timp real, făcându-l capabil să reflecte defecțiunile mai rapid decât ADC-ul off-chip al unui microcontroler de uz general. Datele de monitorizare sunt transmise controlerului principal al sursei de alimentare prin magistrala I2C sau PMBus pentru a realiza setări precise de reglare a tensiunii, protecție împotriva defecțiunilor și alte funcții. Un ceas intern permite înregistrarea erorilor. Pentru sistemul de alimentare cu mai multe ieșiri, controlerul principal de alimentare digitală citește datele de monitorizare ale fiecărei ieșiri de la dispozitivul de management al fiecărui terminal de ieșire în timp real prin interfața magistrală, realizând monitorizarea completă a sistemului de alimentare. Odată ce proiectarea software-ului este aprobată, aceleași fișiere sursă și fișiere de configurare pot fi utilizate pentru toate produsele din design, iar performanța este consecventă de la unitate la unitate, în timp ce circuitele analogice vor avea performanțe diferite din cauza diferențelor dintre componentele în sine.
Circuitele tradiționale de gestionare a sistemului de alimentare care se bazează pe circuite analogice pentru a implementa gestionarea puterii și a seta diferiți parametri prin amplificatoare, comparatoare și întârzieri RC nu mai sunt la fel de superioare ca dispozitivele digitale de gestionare a energiei. Odată cu aprofundarea designului, componentele nu se vor mai schimba odată cu modificarea parametrilor, iar placa de circuite nu va mai trebui reprocesată în mod repetat. Folosind un dispozitiv digital special de gestionare a energiei, permițând software-ului de configurare să seteze parametrii de funcționare. Modificările în timpul proiectării pot fi implementate cu ușurință în software fără modificări hardware. Software-ul de configurare necesită doar ca proiectantul să ajusteze câțiva parametri. După ce toți parametrii sunt setați, aceștia pot fi descărcați pe dispozitivul digital de gestionare a energiei prin portul I2C cu linia de descărcare a programării. Figura 2 este o diagramă bloc a unităților funcționale interne ale unui dispozitiv tipic de gestionare a energiei.
Explicație detaliată a tehnologiei și aplicației de gestionare a energiei digitale
Pe lângă aplicarea circuitelor integrate speciale de gestionare a puterii în monitorizarea sistemelor de alimentare, noua generație de circuite integrate a adăugat și funcții de reducere a consumului de energie și de gestionare parțială a energiei în propriul design, oferind putere digitală și management digital al energiei. interfața de comunicare a dispozitivului. Acest lucru s-a reflectat în procesoarele digitale de ultimă generație. Prin comunicarea dintre procesorul digital, convertorul DC/DC și unitatea digitală de gestionare a puterii, procesorul poate ajusta automat tensiunea de alimentare necesară în funcție de viteza de procesare curentă și intensitatea sarcinii. Unitatea digitală de alimentare și de gestionare a energiei conține mai multe registre. Când tensiunea cerută de procesor se modifică, acesta primește noi date prin magistrală pentru a configura registrele relevante sau găsește valorile de setare relevante în tabelul de căutare al programului intern al sursei digitale de alimentare. Acest tip de schemă devine aplicația mainstream în domeniile cu cerințe stricte de consum de energie. Pentru procesoarele cu surse de alimentare separate pentru părțile interne, unitățile funcționale din starea de așteptare sau de repaus pot fi oprite complet, ceea ce va reduce și mai mult consumul de energie, dar va prezenta cerințe mai mari pentru gestionarea sursei de alimentare. Nu numai porturile de ieșire cresc, ci și Setarea și monitorizarea diferitelor porturi vor crește semnificativ complexitatea programului în unitatea digitală de gestionare a energiei. Monitorul de performanță hardware din interiorul procesorului poate furniza cea mai scăzută tensiune de alimentare într-un anumit timp. Informațiile monitorului provin direct din interiorul procesorului, astfel încât bucla închisă a sistemului de monitorizare este complet în interiorul cipului procesorului, realizând designul SOC al gestionării energiei.
