Technologie et application de gestion de l'alimentation numérique
Cet article présente les caractéristiques de base de l'alimentation numérique, les avantages de l'alimentation numérique par rapport à l'alimentation analogique et le contenu principal de la gestion de l'alimentation numérique, et présente également l'application de la technologie de gestion de l'alimentation numérique.
La nouvelle génération de circuits intégrés nécessite une tension d'alimentation de 3,3V, 1,8V voire moins. Un seul appareil a besoin de plusieurs tensions pour fournir de l'énergie, et la demande de courant est importante, et la tension doit être appliquée à l'appareil au bon moment. Les tensions qui alimentent ces appareils doivent être générées sur la carte (de préférence à proximité des appareils) pour minimiser la chute de tension et stabiliser la tension. Les convertisseurs CC/CC hautes performances conviennent aux entrées à large plage et peuvent être utilisés comme alimentations isolées ou comme convertisseurs de point de charge non isolés. Par conséquent, la plupart des systèmes d'alimentation embarqués ont adopté des modules de conversion DC/DC comme corps principal d'alimentation. Cependant, un système d'alimentation complet et sain ne peut être construit sans circuits de gestion de l'alimentation. Le contenu de la gestion de l'alimentation comprend : la surveillance du système d'alimentation, le séquencement et le suivi, la surveillance et la sécurité intégrée. Les dispositifs de gestion de l'alimentation gèrent des fonctions telles que le rejet en mode commun, la limitation du démarrage, le contrôle du démarrage et de l'arrêt, et même la correction du facteur de puissance à l'entrée. Le dispositif de gestion de l'alimentation configuré côté sortie contrôle la séquence de démarrage et la régulation de la tension de sortie, et fournit une protection contre les pannes correspondantes pour les conditions de surtension et de surintensité. Figure 1 Protection des applications des dispositifs de gestion de l'alimentation dans les systèmes d'alimentation CA/CC isolés. Tous les circuits fonctionnels concernés doivent être isolés du circuit principal.
Explication détaillée de la technologie et de l'application de gestion de l'alimentation numérique
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Les dispositifs de gestion de l'alimentation numérique dédiés présentent de plus grands avantages en termes de coût, de cycle de développement et de fiabilité que les circuits analogiques ou microcontrôleurs couramment utilisés, les dispositifs logiques programmables et d'autres méthodes. Une nouvelle génération de dispositifs de gestion de l'alimentation numérique intègre un ADC rapide qui peut répondre aux exigences de surveillance en temps réel, ce qui lui permet de refléter les pannes plus rapidement que l'ADC hors puce d'un microcontrôleur à usage général. Les données de surveillance sont transmises au contrôleur principal de l'alimentation via le bus I2C ou PMBus pour obtenir des réglages de régulation de tension précis, une protection contre les pannes et d'autres fonctions. Une horloge interne permet la journalisation des défauts. Pour le système d'alimentation à sorties multiples, le contrôleur principal d'alimentation numérique lit les données de surveillance de chaque sortie à partir du dispositif de gestion de chaque borne de sortie en temps réel via l'interface de bus, réalisant la surveillance complète du système d'alimentation. Une fois la conception du logiciel approuvée, les mêmes fichiers source et fichiers de configuration peuvent être utilisés pour tous les produits de la conception, et les performances sont constantes d'une unité à l'autre, tandis que les circuits analogiques auront des performances différentes en raison des différences dans les composants eux-mêmes.
Les circuits de gestion de système d'alimentation traditionnels qui s'appuient sur des circuits analogiques pour mettre en œuvre la gestion de l'alimentation et définir divers paramètres via des amplificateurs, des comparateurs et des temporisations RC ne sont plus aussi supérieurs que les dispositifs de gestion de l'alimentation numériques. Avec l'approfondissement de la conception, les composants ne changeront plus avec le changement des paramètres et la carte de circuit imprimé n'aura plus besoin d'être retraitée à plusieurs reprises. Utilisation d'un dispositif spécial de gestion de l'alimentation numérique, permettant au logiciel de configuration de définir les paramètres de fonctionnement. Les modifications au cours de la conception peuvent être facilement implémentées dans le logiciel sans modification du matériel. Le logiciel de configuration ne demande au concepteur que de régler quelques paramètres. Une fois tous les paramètres définis, ils peuvent être téléchargés sur le dispositif de gestion de l'alimentation numérique via le port I2C avec la ligne de téléchargement de programmation. La figure 2 est un schéma fonctionnel des unités fonctionnelles internes d'un dispositif de gestion de l'alimentation typique.
Explication détaillée de la technologie et de l'application de gestion de l'alimentation numérique
En plus de l'application de circuits intégrés spéciaux de gestion de l'alimentation dans la surveillance des systèmes d'alimentation, la nouvelle génération de circuits intégrés a également ajouté des fonctions pour réduire la consommation d'énergie et la gestion partielle de l'alimentation dans sa propre conception, fournissant une alimentation numérique et une gestion de l'alimentation numérique. interface de communication de l'appareil. Cela s'est reflété dans les processeurs numériques haut de gamme. Grâce à la communication entre le processeur numérique, le convertisseur DC/DC et l'unité de gestion de l'alimentation numérique, le processeur peut ajuster automatiquement la tension d'alimentation requise en fonction de sa vitesse de traitement actuelle et de l'intensité de la tâche. L'unité numérique d'alimentation et de gestion de l'alimentation contient plusieurs registres. Lorsque la tension requise par le processeur change, il reçoit de nouvelles données via le bus pour configurer les registres pertinents, ou trouve les valeurs de réglage pertinentes dans la table de consultation du programme interne de l'alimentation numérique. Ce type de schéma est en train de devenir l'application courante dans les domaines avec des exigences strictes en matière de consommation d'énergie. Pour les processeurs avec des alimentations séparées pour les composants internes, les unités fonctionnelles en état de veille ou de veille peuvent être complètement éteintes, ce qui réduira encore la consommation d'énergie, mais imposera des exigences plus élevées pour la gestion de l'alimentation. Non seulement les ports de sortie augmentent, mais aussi le Le réglage et la surveillance des différents ports augmenteront considérablement la complexité du programme dans l'unité de gestion de l'alimentation numérique. Le moniteur de performances matérielles à l'intérieur du processeur peut fournir la tension d'alimentation la plus basse dans un délai spécifique. Les informations du moniteur proviennent directement de l'intérieur du processeur, de sorte que la boucle fermée du système de surveillance est complètement à l'intérieur de la puce du processeur, réalisant la conception SOC de la gestion de l'alimentation.
