準(zhǔn)確和溫度補(bǔ)償?shù)?DCR 負(fù)載電流監(jiān)視

　　為了實(shí)現(xiàn)所希望的功耗節(jié)省，有必要總結(jié)出所有工作模式時(shí)的負(fù)載特性。FPGA 用戶優(yōu)化代碼，以最大限度地降低功率，而 ASIC 用戶根據(jù)吞吐量需求來調(diào)節(jié)內(nèi)核電壓。準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的遙測極大地簡化了這種任務(wù)。

　　使用 LTC2974，可以根據(jù)電壓、電流和溫度狀態(tài)寄存器確定系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)，同時(shí)多路轉(zhuǎn)換的 16 位 ?∑ ADC 監(jiān)視輸入和輸出電壓、輸出電流、以及內(nèi)部和外部二極管溫度。

　　由于內(nèi)核電壓越來越低這一趨勢，準(zhǔn)確測量負(fù)載電流已經(jīng)變成了一種挑戰(zhàn)，因?yàn)槭褂镁_的電流檢測電阻器可能導(dǎo)致不可接受的功率損耗。一種選擇是將電感器的 DC 電阻 （DCR） 用作電流分流組件。這么做有幾種優(yōu)勢，包括零附加功耗、更低的電路復(fù)雜性和成本。然而，電感器電阻與溫度有很大的相關(guān)性，而且準(zhǔn)確測量電感器磁芯的溫度很難，會(huì)不可避免地引入電流測量誤差 （參見圖 4）。

　　圖 4：一款 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的熱像顯示了實(shí)際電感器溫度和溫度監(jiān)測點(diǎn)之間的差別

　　LTC2974 憑借正在申請(qǐng)專利的溫度補(bǔ)償算法，使準(zhǔn)確的 DCR 檢測成為可能，該算法補(bǔ)償從檢測二極管到電感器磁芯的溫度變化率，以及在電感器電流變化和溫度變化之間出現(xiàn)的時(shí)差 （參見圖 5）。這個(gè)功能與 LTC2974 的低噪聲 16 位 ?∑ ADC 相結(jié)合，可利用 DCR 微乎其微的電感器實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流的準(zhǔn)確測量 （參見圖 6）。

　　圖 5：LTC2974 用熱阻和延遲參數(shù)補(bǔ)償電感器自熱

　　INDUCTOR SELF-HEATING：電感器自熱

　　TIME：時(shí)間

　　圖 6：在整個(gè)溫度和輸出電流范圍內(nèi)，針對(duì)一款 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的 LTC2974 總電流測量誤差

　　AVERAGE IOUT ERROR（FULL-SCALE %）：平均 IOUT 誤差 （滿標(biāo)度 %）

　　CURRENT SET POINT：電流設(shè)定點(diǎn)

　　基于 PC 的設(shè)計(jì)和故障診斷

　　當(dāng)與 LTpowerPlay? 軟件一起使用時(shí)，LTC2974 的故障和警報(bào)寄存器允許設(shè)計(jì)師 （和現(xiàn)場用戶） 一目了然地確定電源基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài) （參見圖 7）。在數(shù)據(jù)記錄中，提供狀態(tài)信息、可用時(shí)間和 ADC 遙測最后 500ms 的數(shù)據(jù)。如果為響應(yīng)一個(gè)故障而禁止了某個(gè)通道，那么 LTC2974 的數(shù)據(jù)記錄可以存入受保護(hù)的 EEPROM 中。這個(gè) 255 字節(jié)的數(shù)據(jù)塊一直保持在非易失性存儲(chǔ)器中，直到用 I2C 命令清除為止。

　　圖 7：LTpowerPlay 軟件允許設(shè)計(jì)師通過一個(gè)纖巧的連接器，將 PC 插入系統(tǒng)，從而使電源管理系統(tǒng)能得到完整的配置和控制，而且一行代碼都不必編寫。

　　圖 7 顯示，在 LTpowerPlay 的 LTC2974 界面中看到的數(shù)據(jù)記錄內(nèi)容。LTC2974 以這種方式提供了在關(guān)鍵故障發(fā)生之前，電源系統(tǒng)狀態(tài)的完整瞬像，因此有可能在故障一發(fā)生時(shí)，就隔離故障根源。就調(diào)試高可靠性系統(tǒng)的預(yù)發(fā)布特征和現(xiàn)場故障而言，這是一種非常寶貴的功能。

　　獨(dú)立工作

　　基于 PC 且易于使用的 LTpowerPlay 軟件允許用戶通過 USB 接口和一個(gè)加密狗卡配置 LTC2974。LTpowerPlay 軟件是免費(fèi)提供并可下載，允許設(shè)計(jì)師在一個(gè)直觀的界面中，配置所有器件參數(shù)，從而省去了開發(fā)過程中的大量編碼工作，并加快產(chǎn)品上市。

　　一旦器件配置最終確定，設(shè)計(jì)師就可以將參數(shù)保存到文件中，并上載到凌力爾特的工廠中。凌力爾特可以用該文件預(yù)設(shè)定器件，從而使客戶能最便利地對(duì)電路板開發(fā)與運(yùn)行狀況進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)內(nèi)置 EEPROM 配置完成后，LTC2974 就能徹底地自主工作，而無需定制軟件。此外，增加一個(gè)纖巧的連接器，就允許 LTpowerPlay 軟件與 LTC2974 進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)的溝通，從而使現(xiàn)場用戶能按照需要存取遙測、系統(tǒng)狀態(tài)以及故障記錄數(shù)據(jù)。

　　結(jié)論

　　LTC2974 數(shù)字電源管理器為高可用性系統(tǒng)提供了前所未有的參數(shù)準(zhǔn)確度、豐富的功能和可擴(kuò)展的模塊化架構(gòu)。用 LTC2974 可以簡化復(fù)雜的多軌系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該器件采用了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的 PMBus 接口，可直接與功能強(qiáng)大、基于 PC 且免費(fèi)提供的 LTpowerPlay 控制軟件連接，并包括一個(gè)集成的 EEPROM 以實(shí)現(xiàn)徹底的定制化?？蛻艨捎?LTpowerPlay 設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)應(yīng)用，并簡便地將配置上載到凌力爾特的工廠。凌力爾特能夠采用您的定制配置在您的應(yīng)用中產(chǎn)生安裝即用的預(yù)編程器件。