高效数字电源满足新兴电源管理需求-电力解决方案.doc

高效数字电源满足新兴电源管理需求 -电力解决方案 过去，面向计算和通信应用的功率转换 IC 的实现非常简单。模拟脉冲宽度调制（ PWM） IC 只有两个任务：输出功率和调节电压。诸如监视或诊断等其他功能被视为不必要。在极少数需要这些功能的情况下，则可以通过外接芯片实现。 然而，如今对高效、可靠的电源管理的需求正以比摩尔定律的发展速度快得多的速率迅猛增长。面向计算和通信应用的主要处理器件包含了数十亿个晶体管，这些器件对电源的要求更加精确和复杂。 在数据通信领域，出现了采用 36 至 40 个电压轨的电路板。在计算应用中，主板常常利用超过 20 个电压轨为各种 ASIC 、存储器和处理器芯片组提供电源。这种复杂度要求对多种不同的参数进行精密的诊断、控制和监视，而这是模拟PWM 力所不及的。典型的解决办法是添加一个单独的微控制器，但这会大幅提高系统成本和设计复杂度，同时还会占用日趋小巧的电路板上的宝贵空间。 系统效率 精密控制必然引起另一个问题：系统效率。诸如与日俱增的燃料成本和环境压力等外部因素，进一步突出了效率的重要性。 计算应用进行 数据处理所耗用的电力不足其总功耗的 50%，散热和系统损耗等浪费了大部分电源。最终结果是，浪费的每瓦电力都提高了应用的总占有成本，增加了全球能源消耗。如果不能测量和诊断系统，就几乎不可能实时提高效率。典型的模拟电源解决方案是一个黑匣子，不提供任何诊断信息。 面对日益加剧的价格压力，设计师越来越多地寻求不是通过独立微处理器执行电源诊断，而是整合了该功能的电源解决方案。他们希望利用经济高效的解决方案来监视芯片的电流、电压、温度和功率效率。系统设计师希望其电源能够针对每个电压轨，提供故障报告，与 PWM 控制器 进行 I2C 通信以及灵活编程个性化参数。 这一切导致了一个简单结论：市场发展动力和客户需求意味着模拟解决方案的摩尔定律进步速度滞后于当前的客户需求。满足当前需求的唯一途径是转向数字电源解决方案（请参阅图 1）。 图 1. 电源管理控制器框图满足了当前对转向数字电源解决方案的需求。 有些市场已经开始了从模拟到数字的过渡。例如，要满足服务器和高端显卡对电源的复杂要求，就必须采用数字电源。其他市场也在逐步转变。起初，这个决定只是简单地 出于成本考虑。模拟 PWM 非常成熟、历经检验并且价格低廉。改用数字解决方案会增加系统的总成本。但是现在