電源芯片

電源芯片簡(jiǎn)介

　　電源管理芯片，是在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對(duì)電能的變換、分配、檢測(cè)及其他電能管理的職責(zé)的芯片。主要負(fù)責(zé)識(shí)別CPU供電幅值，產(chǎn)生相應(yīng)的短矩波，推動(dòng)后級(jí)電路進(jìn)行功率輸出。常用電源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。

　　基本類型

　　主要電源管理芯片有的是雙列直插芯片，而有的是表面貼裝式封裝，其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片，由著名芯片設(shè)計(jì)公司Intersil設(shè)計(jì)。它支持兩/三/四相供電，支持VRM9.0規(guī)范，電壓輸出范圍是1.1V-1.85V，能為0.025V的間隔調(diào)整輸出，開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)80KHz，具有電源大、紋波小、內(nèi)阻小等特點(diǎn)，能精密調(diào)整CPU供電電壓。

電源芯片百科

　　電源管理芯片，是在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對(duì)電能的變換、分配、檢測(cè)及其他電能管理的職責(zé)的芯片。主要負(fù)責(zé)識(shí)別CPU供電幅值，產(chǎn)生相應(yīng)的短矩波，推動(dòng)后級(jí)電路進(jìn)行功率輸出。常用電源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。

　　基本類型

　　主要電源管理芯片有的是雙列直插芯片，而有的是表面貼裝式封裝，其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片，由著名芯片設(shè)計(jì)公司Intersil設(shè)計(jì)。它支持兩/三/四相供電，支持VRM9.0規(guī)范，電壓輸出范圍是1.1V-1.85V，能為0.025V的間隔調(diào)整輸出，開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)80KHz，具有電源大、紋波小、內(nèi)阻小等特點(diǎn)，能精密調(diào)整CPU供電電壓。

　　應(yīng)用范圍

　　電源管理芯片的應(yīng)用范圍十分廣泛，發(fā)展電源管理芯片對(duì)于提高整機(jī)性能具有重要意義，對(duì)電源管理芯片的選擇與系統(tǒng)的需求直接相關(guān)，而數(shù)字電源管理芯片的發(fā)展還需跨越成本難關(guān)。

　　當(dāng)今世界，人們的生活已是片刻也離不開(kāi)電子設(shè)備。電源管理芯片在電子設(shè)備系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)起對(duì)電能的變換、分配、檢測(cè)及其它電能管理的職責(zé)。電源管理芯片對(duì)電子系統(tǒng)而言是不可或缺的，其性能的優(yōu)劣對(duì)整機(jī)的性能有著直接的影響。

　　提高性能

　　所有電子設(shè)備都有電源，但是不同的系統(tǒng)對(duì)電源的要求不同。為了發(fā)揮電子系統(tǒng)的最佳性能，需要選擇最適合的電源管理方式。首先，電子設(shè)備的核心是半導(dǎo)體芯片。而為了提高電路的密度，芯片的特征尺寸始終朝著減小的趨勢(shì)發(fā)展，電場(chǎng)強(qiáng)度隨距離的減小而線性增加，如果電源電壓還是原來(lái)的5V，產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度足以把芯片擊穿。所以，這樣，電子系統(tǒng)對(duì)電源電壓的要求就發(fā)生了變化，也就是需要不同的降壓型電源。為了在降壓的同時(shí)保持高效率，一般會(huì)采用降壓型開(kāi)關(guān)電源。同時(shí)，許多電子系統(tǒng)還需要高于供電電壓的電源，比如在電池供電設(shè)備中，驅(qū)動(dòng)液晶顯示的背光電源，普通的白光LED驅(qū)動(dòng)等，都需要對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行升壓，這就需要用到升壓型開(kāi)關(guān)電源。此外，現(xiàn)代電子系統(tǒng)正在向高速、高增益、高可靠性方向發(fā)展，電源上的微小干擾都對(duì)電子設(shè)備的性能有影響，這就需要在噪聲、紋波等方面有優(yōu)勢(shì)的電源，需要對(duì)系統(tǒng)電源進(jìn)行穩(wěn)壓、濾波等處理，這就需要用到線性電源。上述不同的電源管理方式，可以通過(guò)相應(yīng)的電源芯片，結(jié)合極少的外圍元件，就能夠?qū)崿F(xiàn)。可見(jiàn)，發(fā)展電源管理芯片是提高整機(jī)性能的必不可少的手段。

　　開(kāi)關(guān)電源控制芯片r7731的工作原理

　　供電（啟動(dòng)）：芯片的VDD腳接一個(gè)電容到地，一個(gè)電阻到輸入電壓正極，上電時(shí)輸入電壓通過(guò)電阻給電容充電，當(dāng)電容上的電壓充到芯片的啟動(dòng)電壓門限值時(shí)，芯片開(kāi)始工作。

　　供電（維持）：為了節(jié)能，啟動(dòng)電阻都比較大，單靠電阻電容不能提供維持芯片正常工作所需的電流，所以要在高頻變壓器上設(shè)一個(gè)供電繞組給芯片供電。芯片一旦啟動(dòng)工作，該繞組的輸出電壓就為芯片提供持續(xù)的電源。

　　開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)：芯片一旦啟動(dòng)工作，GATE腳便驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或截止，各輸出繞組便有電壓輸出。

　　開(kāi)關(guān)管電流檢測(cè)：開(kāi)關(guān)管源極接一個(gè)電流采樣電阻，采樣電壓送到芯片CS腳，當(dāng)電流達(dá)到設(shè)計(jì)的最大值時(shí)，CS腳電壓大于芯片內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，GATE腳電壓變低，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管。

　　輸出電壓反饋：輸出電壓的變化經(jīng)光藕反饋到芯片COMP腳，控制占空比。　　振蕩頻率：RT腳到地的電阻大小，決定開(kāi)關(guān)頻率。

　　電源管理的原理和方法

　　多年來(lái)，隨著系統(tǒng)內(nèi)電源數(shù)量的增多，為了確保其安全、經(jīng)濟(jì)、持續(xù)和正常的工作，特別是在使用微處理器時(shí)，對(duì)電源軌進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制變得非常重要。確定電壓軌是超過(guò)閾值還是處于工作范圍內(nèi)，以及該電壓相對(duì)于其它電壓軌是否按照正確的時(shí)序上電或斷電，這些對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。

　　對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，有許多解決方案。例如，利用由精密電阻分壓器、比較器和基準(zhǔn)電壓源組成的簡(jiǎn)單電路，就能夠檢測(cè)電壓軌上的電壓是高于還是低于規(guī)定的電平。在復(fù)位發(fā)生器中，如ADM809，將這類器件與延遲器件結(jié)合在一起，能夠使微處理器、ASIC（專用集成電路）以及DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）等在上電時(shí)便處于復(fù)位狀態(tài)，這種類型的監(jiān)控適合于多種應(yīng)用。

　　當(dāng)需要監(jiān)控多路電壓軌時(shí)，會(huì)需要更多的不只是用于簡(jiǎn)單監(jiān)控電壓的監(jiān)控IC。例如，考慮一個(gè)常見(jiàn)的電源時(shí)序控制需求：FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）制造商規(guī)定，在向器件提供5V I/O（輸入/輸出）電壓之前，必須先施加3.3V的內(nèi)核電壓，并持續(xù)至少20ms，以避免器件上電時(shí)受到損壞。對(duì)于系統(tǒng)的可靠性來(lái)說(shuō)，滿足這樣的時(shí)序要求就像要保證器件在規(guī)定的電源電壓和溫度范圍內(nèi)工作一樣至關(guān)重要。

　　隨著應(yīng)用的發(fā)展，電源軌數(shù)量也在顯著增加。一些復(fù)雜、昂貴的系統(tǒng)，如LAN（局域網(wǎng)）交換機(jī)和蜂窩電話基站，線路卡通常會(huì)包含10路或更多電壓軌;即使是成本敏感的消費(fèi)類系統(tǒng)，如等離子電視，也可能具有多達(dá)15路的獨(dú)立電壓軌，其中許多電壓軌都需要進(jìn)行監(jiān)控和時(shí)序控制。

　　目前，許多高性能的IC都需要多路電壓。例如，提供獨(dú)立的內(nèi)核電壓和I/O電壓已成為許多器件的標(biāo)準(zhǔn)。在高端系統(tǒng)中，每個(gè)DSP器件會(huì)需要多達(dá)四個(gè)獨(dú)立的電源。而在更多情況下，單一系統(tǒng)中可能存在著大量的多電源器件，包括FPGA、ASIC、DSP、微處理器和微控制器（以及模擬器件）。

　　系統(tǒng)中有許多器件都可以采用標(biāo)準(zhǔn)電源電壓供電（如3.3V），而另一些器件可能需要專用電壓。此外，某些標(biāo)準(zhǔn)電壓可能還需要用到很多不同的地方。例如，有時(shí)會(huì)需要像3.3 VANALOG和3.3 VDIGITAL這樣獨(dú)立的模擬電源和數(shù)字電源。為了提高效率（如存儲(chǔ)器電源軌的電流會(huì)達(dá)到數(shù)百安培）或滿足時(shí)序要求（個(gè)別器件在不同時(shí)間需要3.3 VA以及3.3 VB），可能需要多次產(chǎn)生相同的電壓。所有這些因素都導(dǎo)致電源數(shù)量的增加。

　　電壓監(jiān)控和時(shí)序控制有時(shí)會(huì)變得極為復(fù)雜，特別是當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)為能夠支持上電時(shí)序控制和斷電時(shí)序控制，并能夠在工作期間的不同時(shí)間點(diǎn)上對(duì)不同電源軌上的所有可能故障狀況均產(chǎn)生多種響應(yīng)時(shí)。中心電源管理控制器是解決這個(gè)難題的最佳方案。

　　隨著電源電壓數(shù)量的增加，發(fā)生故障的幾率也隨之增加。其風(fēng)險(xiǎn)與電源數(shù)量、器件數(shù)量和系統(tǒng)復(fù)雜程度成正比，外部因素也會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)。例如，如果在初始設(shè)計(jì)階段沒(méi)有完整地定義出主ASIC的特性，那么電源設(shè)計(jì)工程師必須用硬連線實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)控閾值和時(shí)序控制，但這些都可能會(huì)隨著ASIC技術(shù)指標(biāo)的改變而發(fā)生變化。如果需求發(fā)生改變，那么PCB（印制電路板）必須進(jìn)行修改，這顯然會(huì)影響開(kāi)發(fā)進(jìn)度和成本。另外，某些特定器件的電源電壓技術(shù)指標(biāo)可能會(huì)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中有所改變。在這種情況下，對(duì)于任何一個(gè)中心電源系統(tǒng)管理器來(lái)說(shuō)，易于調(diào)整電源的方法將會(huì)是非常有用的。事實(shí)上，對(duì)這種系統(tǒng)的電壓軌進(jìn)行監(jiān)控、時(shí)序控制和調(diào)節(jié)時(shí)，靈活性是非常重要的。

　　對(duì)選定的故障保護(hù)機(jī)制和時(shí)序控制的魯棒性進(jìn)行評(píng)估是一件相當(dāng)龐大的工作，因此，能夠簡(jiǎn)化這一過(guò)程的器件將加速電路板的評(píng)估，并縮短上市時(shí)間。不論是在工作現(xiàn)場(chǎng)，還是從早期PCB開(kāi)發(fā)到原型評(píng)估的各個(gè)設(shè)計(jì)階段，故障記錄以及數(shù)字化的電壓和溫度數(shù)據(jù)都是很有用的特性。

　　基本監(jiān)控

　　下圖所示為利用ADCMP361監(jiān)控多路電壓軌的簡(jiǎn)單方法，這是一款內(nèi)置基準(zhǔn)電壓的雙極性輸出、±0.275%精度的比較器 。由于ADCMP361內(nèi)置400mV高精度基準(zhǔn)電壓源，因此可以精確的監(jiān)控非常低的電壓，例如0.9V 的電壓軌。其中，每路電壓軌都使用獨(dú)立的電路。電阻分壓器將電壓軌按比例降低，并為每一路電源設(shè)置一個(gè)欠壓跳變點(diǎn)。所有的輸出被連接在一起，產(chǎn)生通用電源良好信號(hào)。

　　基于比較器的欠壓檢測(cè)，提供通用電源良好輸出，可用于3路電源系統(tǒng)

　　由于采用更低電源電壓的新工藝的發(fā)展，加上遺留的I/O電壓要求，近年來(lái)復(fù)雜系統(tǒng)中電壓軌的數(shù)量大幅增加。當(dāng)需要監(jiān)控多路電壓軌時(shí)，可以使用能分別監(jiān)控兩路或三路電壓軌的多電壓監(jiān)控器，如ADM13305以及ADM13307。ADM6710與ADM1184還可以監(jiān)控四路電壓軌。ADM6710可提供預(yù)調(diào)電壓閾值，ADM1184可提供4個(gè)高精度（±0.8%）的可調(diào)輸入信號(hào)，能夠利用外部電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)設(shè)置跳變閾值。

　　多電壓監(jiān)控器

　　表1 多電壓監(jiān)控器

　　更小的工藝尺寸正在推動(dòng)內(nèi)核電壓向更低的方向發(fā)展。通常在大電流情況下，必須有效地提供低電壓，而且必須遵守嚴(yán)格的調(diào)節(jié)和瞬態(tài)指標(biāo)。低壓時(shí)余量的不足可能會(huì)引起預(yù)想不到的器件行為。例如，如果電源電壓下降到電信ASIC的閾值以下，芯片的工作會(huì)出現(xiàn)異常，可能導(dǎo)致正在發(fā)送的信息被破壞或者數(shù)據(jù)丟失。隨著內(nèi)核電壓的下降，對(duì)高精度電壓監(jiān)控器的要求將更加苛刻，如圖所示。

　　圖 需要高精度監(jiān)控器

　　在這個(gè)例子中，1 V穩(wěn)壓電源實(shí)際的電壓范圍是0.97 V～1.03 V。微處理器可接受的核心電壓是1 V （±5%），即0.95 V～1.05 V。因此，欠壓監(jiān)控范圍為2%。而ADM13305、ADM13307與ADM1184的可調(diào)輸入在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的精度高達(dá)±0.8%，電阻分壓器的精度為±0.1%，這使得欠壓電平監(jiān)控精度范圍能保持在2%以內(nèi)。

　　基本時(shí)序控制

　　圖3所示的是如何利用分立器件實(shí)現(xiàn)基本的時(shí)序控制，此處采用邏輯閾值而不是比較器。12V和5V電源軌是由其它電路產(chǎn)生的。為了確保系統(tǒng)能夠正確工作，必須引入一段時(shí)間延遲。這里是通過(guò)使用RC（電阻電容）電路來(lái)緩慢升高與5V電源串聯(lián)的N溝道FET的柵極電壓而實(shí)現(xiàn)的。所選用的RC值可確保FET在達(dá)到閾值電壓并導(dǎo)通之前能獲得足夠的延遲時(shí)間。3.3V和1.8V電源軌是由線性穩(wěn)壓器ADP120和ADP130產(chǎn)生的。這些電壓的上電時(shí)間也是利用RC來(lái)進(jìn)行時(shí)序控制的。由于RC能驅(qū)動(dòng)每個(gè)LDO的EN（使能）引腳，因此無(wú)需串聯(lián)FET。選定的RC值要確保在EN引腳上的電壓爬升到其閾值之前有足夠的延遲時(shí)間（t2，t3）。

　　這種簡(jiǎn)單、低成本的電源時(shí)序控制方法只占用很少的電路板面積，因此可用于多種應(yīng)用。這種方法適合于成本是主要考慮因素、時(shí)序要求很簡(jiǎn)單，且時(shí)序控制電路的精確性不是十分重要的系統(tǒng)。

　　但許多情況需要比RC延遲電路更高的精確性。此外，這種簡(jiǎn)單的解決方案也不允許以結(jié)構(gòu)化的方法處理故障（例如，一個(gè)5V電源失效最終將影響到其它電源軌）。

　　圖3 四路電源系統(tǒng)的基本分立式時(shí)序控制

　　利用IC進(jìn)行時(shí)序控制

　　市場(chǎng)上有各種各樣的電源時(shí)序控制器。有些器件能夠直接實(shí)現(xiàn)電源模塊的輸出，并提供多種輸出配置。有些器件內(nèi)置電荷泵電壓發(fā)生器，對(duì)于需要對(duì)更高電壓軌進(jìn)行時(shí)序控制、卻又缺少高壓源（如12V電源軌）的低壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)特別有用，能夠驅(qū)動(dòng)N溝道FET的柵極。許多這類器件具有使能引腳，可以接受來(lái)自于按鈕開(kāi)關(guān)或控制器的外部信號(hào)，以便在需要時(shí)重新啟動(dòng)時(shí)序控制或關(guān)斷所控制的電壓軌。

　　圖4所示的是如何使用電源時(shí)序控制器 ADM6820和ADM1086精確且可靠地對(duì)系統(tǒng)中的電源軌進(jìn)行時(shí)序控制。內(nèi)部比較器檢測(cè)電壓軌何時(shí)會(huì)超過(guò)精密的設(shè)定電平，經(jīng)過(guò)可編程的上電延遲之后，產(chǎn)生輸出，使線性穩(wěn)壓器ADP120和ADP130能按照期望的時(shí)序工作。閾值通過(guò)電阻比值來(lái)設(shè)定，延遲通過(guò)電容來(lái)設(shè)定。

　　圖4 使用監(jiān)控IC對(duì)四路電源系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)序控制

　　集成的電源系統(tǒng)管理

　　當(dāng)今的復(fù)雜系統(tǒng)往往需要多達(dá)四路電壓，并需要對(duì)低壓內(nèi)核電壓進(jìn)行更精確的監(jiān)控，還需要對(duì)電壓軌的上電與斷電時(shí)序進(jìn)行監(jiān)控。這些低壓需要被精確監(jiān)控，然后以正確的時(shí)序上電和斷電，同時(shí)確保每個(gè)電壓軌之間正確的延時(shí)。例如，如果電源電壓下降到閾值以下或者打印機(jī)ASIC中的電源沒(méi)有正確的上電或斷電，那么器件的工作將會(huì)出現(xiàn)異常，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

　　圖5 打印機(jī)應(yīng)用中的上電與斷電時(shí)序

　　ADM1186系列產(chǎn)品在整個(gè)溫度范圍內(nèi)提供±0.8%的電壓閾值監(jiān)控精度，這對(duì)低電壓軌的監(jiān)控至關(guān)重要。本文將在打印機(jī)應(yīng)用的實(shí)例中說(shuō)明這種監(jiān)控，如圖5所示。ADM1186還利用數(shù)字內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了上電和斷電（順序相反）的時(shí)序控制，無(wú)需軟件支持。對(duì)于ADM1186-1來(lái)說(shuō)，多個(gè)器件可通過(guò)級(jí)聯(lián)來(lái)對(duì)8、12、16路乃至更多的電源進(jìn)行上電和斷電時(shí)序控制。通過(guò)專用的電容可編程時(shí)序引腳設(shè)置，能夠更容易且更精確的控制電源之間的延時(shí)，無(wú)需在電源軌監(jiān)控引腳增加電容。利用這一靈活性，就可以獨(dú)立而精確的控制時(shí)序延時(shí)以及器件的故障響應(yīng)時(shí)間。除了時(shí)序延時(shí)，ADM1186還提供可編程消隱延時(shí)，使設(shè)計(jì)人員可為電源設(shè)置最大時(shí)限，在啟動(dòng)后將電源電壓提升到欠壓閾值之上。

　　四通道電壓監(jiān)控器與電源時(shí)序控制器

　　表2 四通道電壓監(jiān)控器與電源時(shí)序控制器

　　有些系統(tǒng)具有許多電源軌，采用這種使用大量IC，并利用電阻和電容來(lái)設(shè)置時(shí)序和閾值電平的分立解決方案會(huì)變得過(guò)于復(fù)雜、成本過(guò)高，且不能提供適當(dāng)?shù)男阅堋?/p>

　　具有八路電壓軌的系統(tǒng)會(huì)需要復(fù)雜的上電時(shí)序控制。每路電壓軌都要監(jiān)控，以免出現(xiàn)欠壓或過(guò)壓故障。發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)故障機(jī)制，需要關(guān)斷所有電源電壓，或初始化電源關(guān)斷時(shí)序。此外，必須根據(jù)控制信號(hào)的狀態(tài)采取相應(yīng)措施，并根據(jù)電源的狀態(tài)產(chǎn)生標(biāo)志位。如果使用分立器件和簡(jiǎn)單的IC來(lái)實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的電路，可能需要數(shù)以百計(jì)的器件，這將會(huì)占用很大的電路板空間，并耗費(fèi)大量成本。

　　在具有四路或更多電源的系統(tǒng)中，使用集中式器件來(lái)管理電源比較可取。圖6所示的是采用這種方法的一個(gè)例子。

　　圖6 用于八路電源系統(tǒng)的集中式時(shí)序控制與監(jiān)控解決方案

　　集中式監(jiān)測(cè)和時(shí)序控制

　　ADM106x Super SequencerTM11系列產(chǎn)品使用比較器，但是有一些不同之處。每個(gè)輸入端都有兩個(gè)專用比較器，以實(shí)現(xiàn)欠壓和過(guò)壓檢測(cè)，這樣便可對(duì)DC/DC轉(zhuǎn)換器ADP1821和ADP2105以及LDO ADP1715所產(chǎn)生的電壓軌提供窗口監(jiān)控。在電源上電之前，欠壓故障是正常的狀態(tài)，因此這個(gè)指示可用于時(shí)序控制。過(guò)壓狀態(tài)通常表示一種嚴(yán)重故障，如FET或電感器短路，必須立即采取行動(dòng)。

　　通常，系統(tǒng)中包含的電源數(shù)量越多，系統(tǒng)就越復(fù)雜，因此精度限制也越嚴(yán)格。另外，在低壓狀態(tài)下，例如1.0V和0.9V，利用電阻來(lái)設(shè)定精確的閾值也變得很有挑戰(zhàn)性。雖然對(duì)于5V電源軌來(lái)說(shuō)，可接受10%的容差，但對(duì)1V電源軌來(lái)說(shuō)，這個(gè)容差是不能接受的。ADM1066在最壞情況下允許輸入檢測(cè)器比較器的閾值被設(shè)定在1%范圍內(nèi)，而與電壓（低至0.6V）無(wú)關(guān)，并可工作在該器件允許的整個(gè)溫度范圍內(nèi)。這可以增加每個(gè)比較器的內(nèi)部毛刺濾波和遲滯。其邏輯輸入可用于啟動(dòng)上電時(shí)序控制、關(guān)閉所有電源軌，或執(zhí)行其它功能。

　　比較器的信息被送入功能強(qiáng)大和靈活的狀態(tài)機(jī)內(nèi)核，這些信息具有以下幾種用途。

　　時(shí)序控制：當(dāng)最近的使能電源的輸出電壓進(jìn)入到窗口中時(shí)，時(shí)間延遲被觸發(fā)，以按照上電時(shí)序接通下一個(gè)電源軌?？赡苄枰哂卸嘀厣想娕c斷電時(shí)序，或具有差別較大的上電與斷電時(shí)序的復(fù)雜時(shí)序控制。

　　超時(shí)：如果已經(jīng)使能的電源軌沒(méi)有按照預(yù)期上電，可以執(zhí)行一套適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施（例如產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)或關(guān)閉系統(tǒng)）。相比之下，純模擬的解決方案只會(huì)令系統(tǒng)簡(jiǎn)單地掛在時(shí)序中的那一點(diǎn)上。

　　監(jiān)控：如果任一電源軌上的電壓超出了預(yù)設(shè)的窗口，可以根據(jù)發(fā)生故障的電源軌、故障類型和當(dāng)前的工作模式，采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。含有五路以上電源的系統(tǒng)通常都相當(dāng)昂貴，因此全面的故障保護(hù)是極為重要的。

　　即使系統(tǒng)中的最高電壓只有3V，仍然可以通過(guò)內(nèi)置電荷泵產(chǎn)生大約12V的柵極驅(qū)動(dòng)電壓，從而允許輸出能夠直接驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的N溝道FET。其它額外的輸出能夠使能或關(guān)斷DC/DC轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器，使輸出內(nèi)部上拉至其中一個(gè)輸入電壓或內(nèi)置的穩(wěn)壓電壓。輸出也可以被指定為開(kāi)漏輸出。輸出可以用作狀態(tài)信號(hào)，如電源良好或上電復(fù)位。如果需要的話，狀態(tài)LED可以直接由輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)。

　　電源調(diào)整

　　除了能夠監(jiān)控多路電壓軌并提供復(fù)雜的時(shí)序控制解決方案之外，ADM1066等集成電源管理器件還可以用于暫時(shí)或永久調(diào)整某些電壓軌電壓。通過(guò)調(diào)節(jié)器件上調(diào)整節(jié)點(diǎn)或反饋節(jié)點(diǎn)上的電壓，可以改變DC/DC轉(zhuǎn)換器或穩(wěn)壓器的電壓輸出。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)介于輸出與地之間的電阻分壓器，來(lái)調(diào)整/反饋引腳上設(shè)置的標(biāo)稱電壓，從而設(shè)置標(biāo)稱輸出電壓。通過(guò)切換反饋回路中的額外電阻或控制可變電阻的簡(jiǎn)單方案，可以改變調(diào)整/反饋電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓。

　　ADM1066具有DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），可以直接控制調(diào)整/反饋節(jié)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)最大的效率，這些DAC不會(huì)在地與最大電壓間工作，而是會(huì)以標(biāo)稱的調(diào)整/反饋電平為中心點(diǎn)，在一個(gè)相當(dāng)窄的窗口中工作。衰減電阻器的阻值可決定電源模塊輸出的遞增變化和DAC的每個(gè)LSB變化。這種開(kāi)環(huán)調(diào)節(jié)方式提供了提升容限或降低容限的標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于那些利用參考電路中的數(shù)字電阻切換所獲得的結(jié)果，而且可以將輸出調(diào)節(jié)到類似的精度。

　　ADM1066還包含一個(gè)用來(lái)測(cè)量電源電壓的12bit ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器），以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)電源電壓調(diào)節(jié)方案。通過(guò)給定的DAC輸出設(shè)置，電源模塊的電壓輸出可由ADC采集轉(zhuǎn)換，并利用軟件與所設(shè)定的目標(biāo)電壓進(jìn)行比較。這樣，便可調(diào)整DAC來(lái)校準(zhǔn)電壓輸出，使其盡可能接近目標(biāo)電壓。這個(gè)閉環(huán)方案提供了一個(gè)非常精確的電源調(diào)節(jié)方法。使用閉環(huán)方法時(shí)，與外部電阻的精度無(wú)關(guān)。在圖6中，DC/DC4的輸出電壓便是利用其中一個(gè)內(nèi)置DAC來(lái)進(jìn)行調(diào)整的。

　　這種電源調(diào)節(jié)方案有兩個(gè)主要應(yīng)用。首先是電源容限的概念，也就是說(shuō)，當(dāng)電源處于規(guī)定的設(shè)備電源電壓范圍邊界時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電源做出的反應(yīng)。數(shù)據(jù)通信、電信、蜂窩電話基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)器和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等制造商在將其系統(tǒng)交付給終端客戶之前，必須進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。系統(tǒng)中的所有電源電壓都應(yīng)該在一定的容差范圍內(nèi)工作（例如±5%、±10%）。通過(guò)確保正確運(yùn)行所進(jìn)行的測(cè)試，電源容限允許所有的內(nèi)置電源被調(diào)節(jié)到容差范圍的上限和下限。具有電源調(diào)節(jié)能力的集中式電源管理器件，可用于進(jìn)行這種容限測(cè)試，同時(shí)使得只需完成一次測(cè)試所需的額外器件最少、PCB面積最小——在制造商的測(cè)試地點(diǎn)進(jìn)行容限測(cè)試期間。

　　通常需要進(jìn)行全范圍測(cè)試，也就是，在設(shè)備的整個(gè)工作電壓范圍和整個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試， ADM1062不僅集成了閉環(huán)電源容限電路，還集成了溫度檢測(cè)和回讀功能。

　　電源調(diào)節(jié)方案的第二個(gè)應(yīng)用是補(bǔ)償工作現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)電源波動(dòng)。造成電源波動(dòng)的原因有許多種，就短期而言，當(dāng)溫度改變時(shí)，電壓的輕微變化是十分常見(jiàn)的;就長(zhǎng)期來(lái)說(shuō)，某些器件參數(shù)可能會(huì)隨產(chǎn)品的長(zhǎng)期使用而產(chǎn)生輕微的漂移，這也可能導(dǎo)致電壓的漂移。ADC及DAC環(huán)路可被周期性地激活（例如每10 s、30 s或60 s），再加上軟件校準(zhǔn)環(huán)路，就可以使電壓保持在其應(yīng)有的范圍內(nèi)。

　　靈活性

　　ADM1066具有內(nèi)置非易失性存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，當(dāng)時(shí)序控制與監(jiān)控需求不斷發(fā)展時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn)行多次重新編程，這意味著硬件設(shè)計(jì)可以在產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)的初期完成，而監(jiān)控和時(shí)序控制的優(yōu)化可以隨著項(xiàng)目的進(jìn)展來(lái)進(jìn)行。

　　數(shù)字溫度和電壓測(cè)量等功能可以簡(jiǎn)化并加速評(píng)估過(guò)程;容限工具則允許在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)電源電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，當(dāng)關(guān)鍵的ASIC、FPGA或處理器也正處在開(kāi)發(fā)階段，且由于推出新版本的芯片，引起電源電壓電平或時(shí)序需求不斷變化，可以通過(guò)軟件14 GUI（圖形用戶界面）來(lái)完成簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)。在幾分鐘內(nèi)對(duì)電源管理器件進(jìn)行重新編程，將變化因素考慮進(jìn)去，而無(wú)需對(duì)電路板上的器件進(jìn)行物理級(jí)改變，也不會(huì)發(fā)生需要重新設(shè)計(jì)硬件等更糟的狀況。

　　Super Sequencer器件

　　表3 Super Sequencer器件

　　結(jié)論

　　電源軌數(shù)量的不斷增加和電源時(shí)序控制技術(shù)的興起以及更低電壓軌的發(fā)展趨勢(shì)，增加了許多類型的設(shè)備和系統(tǒng)，從筆記本電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒、汽車系統(tǒng)到服務(wù)器與存儲(chǔ)設(shè)備、蜂窩電話基站以及因特網(wǎng)路由器與交換機(jī)系統(tǒng)，對(duì)電源設(shè)計(jì)工程師的要求也隨之增加。隨著內(nèi)核電壓的不斷下降，為了確保魯棒性與高可靠的運(yùn)行，對(duì)這些電壓進(jìn)行高精度監(jiān)控的需求變得更加關(guān)鍵。更嚴(yán)格的測(cè)試程序、信息更新以及快速且簡(jiǎn)單的編程能力也都受到關(guān)注，特別是中高擋系統(tǒng)。為了提升系統(tǒng)的魯棒性和可靠性，并加入這些至關(guān)重要的新特性，市面上已推出許多新的電源管理器，幫助用戶安全、有效地解決這些問(wèn)題，同時(shí)減小電路板面積，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。