Power by Linear系列:简化电源排序,这套方案是“理想型”

selina 在 周一, 12/18/2017 - 13:22 提交

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设计多轨电源时,每增加一个电源轨,挑战都会成倍增加。设计师必须考虑怎样动态协调电源排序和定时、加电复位、故障监视、提供恰当的响应以保护系统等方方面面。

有经验的设计师都知道,随着项目从原型向生产环境转变,成功应对动态变化环境的关键是灵活性。

在开发过程中,能够最大限度减少软硬件更改的解决方案是理想解决方案。

理想的多轨电源设计方法是,一项设计自始至终只用一个 IC,在该产品的整个生命周期中无需更改布线。该 IC 对多个电源轨自主进行监察和排序,并与其他 IC 协作,无缝地监察系统中多个电源稳压器,提供故障和复位管理。当系统连接到 I2C 总线时,设计师可以运用功能强大、基于 PC 的软件,实时配置系统、实现系统可视化并调试系统。

LTC2937,很合要求

LTC2937 这是一款具 EEPROM 的 6 通道电压排序器和高准确度监察器。6 个通道每个都有两个专用的比较器以 ±0.75% 的准确度准确地监视过压和欠压情况。比较器门限可在 0.2V 至 6V 范围内以 8 位分辨率单独地设定。这些比较器速度很快,具 10μs 抑峰传输延迟。每个排序器通道都有一个使能输出,可控制一个外部稳压器或一个通路 FET 的栅极。监察器电压和排序器定时的所有方面都是可单独配置的,包括向上排序和向下排序顺序、排序定时参数、以及故障响应。内置 EEPROM 使该器件完全实现了自主化,能够以正确状态加电以控制系统。此外,多个 LTC2937 可协作运行,以对一个系统中多达 300 个电源自主排序,进行所有操作时都使用单条通信总线。

LTC2937 对 6 个电源排序

图 1:LTC2937 对 6 个电源排序

通过 LTC2937 的自主故障响应行为以及调试寄存器,可控制、查看和管理电源故障。LTC2937 自动检测故障情况,并能够以协调一致的方式给系统断电。该器件可保持断电,或尝试在故障后重新给电源排序。在具备微控制器和 I2C / SMBus 的系统中,LTC2937 提供有关故障类型和原因以及系统状态的详细信息。微控制器可以就怎样响应做出决定,或者允许 LTC2937 自己响应。

具 EEPROM 的可编程 6 通道排序器和监察器

表 1:具 EEPROM 的可编程 6 通道排序器和监察器

电源控制的 3个步骤

一个电源周期有 3 个运行步骤:加电排序、监视和断电排序。图 2 针对一个典型系统显示了这些阶段——
在加电排序时,每个电源都必须等待,然后在指定的时间内加电到正确的电压;
在监视阶段,每个电源都必须保持在指定的过压和欠压限制之内;
在断电排序时,每个电源都必须等待 (顺序常常与加电排序顺序不同),然后在设定时间内断电;
在任意时刻都有可能出错,导致系统中出现故障。设计挑战就是,设计一个系统,其中所有这些步骤以及所有变量都可轻易配置,但必须仔细控制。

电源排序波形

图 2:电源排序波形

当 ON 输入转换至有效时,加电排序开始。LTC2937 按照向上排序顺序逐一加电,使每个电源依次启动,并进行监视,以确保电源电压在指定时间之前上升至高于所设定的门限。任何电源,如果未能满足设定时间要求,都会触发排序故障。

提供排序位置时钟是 LTC2937 的独特优势。每个通道都分配了一个排序位置 (1 至 1023),并在 LTC2937 计数到给定排序位置序号时接收启动信号。具排序位置 1 的通道总是在具排序位置 2 的通道之前启动。如果更改了系统规定,要求这两个通道以不同的顺序排序,那么排序位置可以交换,在计数到排序位置 1 时给第二个通道加电,计数到排序位置 2 时给第一个通道加电。多个 LTC2937 可以共享排序位置信息,以便对所有 LTC2937 芯片而言,排序位置 N 同时出现,由不同芯片控制的通道可以参与到相同的排序中 (参见图 3)。

多个 LTC2937 的典型连接

图 3:多个 LTC2937 的典型连接

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