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物色负载点(POL)模块应当重视的十个重点

宣布时间:2015年12月02日 14:12    宣布者:看门狗
要害词: POL , 负载点
作者: Aaron Yarnell

随着全球一连以快速的措施阻拦毗连,微处置赏罚赏罚器的前进带来愈来愈严重年夜的电路板级功率寻衅,一直迫使工程师追求应对的处置赏罚赏罚妄图。降低焦点电压、减小容差、快速提升功率密度和数字通讯需求,为设计工程师组成了许多艰辛。

这个压力在负载点(POL)模块方面最为显着。几年来这些寻衅催生了多个生长趋势,使得设计工程师在上市的处置赏罚赏罚妄图平划分强调性能、效力、可靠性、尺寸和数字控制。

电源行业现在必须在负载点供应年夜电流密度处置赏罚赏罚妄图,以跟进芯片架构赓续缩减和板载功率需求赓续增添的生长措施。

是以,假定用户以尴尬以知足电压、电流、功率和开关速率尺度提升的快速变换和需求,那么在物色POL模块时应当重视甚么?以下是十项应当重视的重点:

1. 输入和输入电压规模


用户首先须要一定潜在POL模块处置赏罚赏罚妄图的输入和输入参数。在用户的系统中,POL的上游是一个向POL供应功率的DC电压轨,这个电压轨的一切规模(例如2.0 V +/- 10%)能否在POL的输入参数规模以内?从POL的下游泉源,用户试图向负载供应清洁的电压轨,POL输入能否向负载供应了必须的电压规模(例如0.9 V)?

2. 电流容量

年夜多数POL是由它们能够向负载供应的最年夜电流量来一定的(例如12 A, 60 A, 90 A),用户必须一定标称负载与任何瞬变的数值的和,照旧在所选择的POL的电流容量规模以内。吸收逾越POL特殊值的过量电流,能够触发过流掩护机制或惹起POL热过载。

3. 尺寸

相比转换器琐屑装配在主系统电路板上的“down”电源,POL 模块供应了的诸多优势,网罗POL 模块在主系统电路板的占位面积较小。由于电路板空间在水平或X-Y平面通常是无限的,在须要空间时,垂直或Z轴通常是更容易触及。随着电路板密度增添,而且可用的水平占位面积增添,使得单列直插式封装(SIP) POL模块愈来愈盛行。 

4. 电压精度/容差

好比FPGADSP和ASIC的许多负载一连推动减小工艺节点、降低电压和前进精度的生长趋势。明确POL模块必须涵盖不合线路(输入电压变换)、负载(标称和瞬变输入负载),和温度条件的最后设定点精度和容差是很主要的。瞬变负载在容差方程中日趋主要。传统的模拟POL拓扑照顾瞬变负载的速率经常较慢和结实,通常须要更年夜的输入电容或许放宽电压容差。可是数字POL模块通常接纳先进的算法,使得它们能够以智能要领照顾不合瞬变负载的年夜小和严重水平。这可最年夜限制地增添所需的输入电容的数目,和由于瞬变事宜组成的输入电压的误差。  

5. 效力

业界有着许多不合种类的POL模块,每种具有自己的功效和特点集,人们通常忽视的一个特点是效力,小量的低效会积小成多。选择具有较高效力的POL模块不只关于情形有益,还可以经由历程增添热量倾轧,正面影响系统的可靠性,从而降低运营资源。

6. 分流


在较年夜电流应用中,在分流装备中接纳分流部署多个较低电流POL模块流来替换单一的年夜电流POL模块,能够是有益的。数字控制POL模块具有热负载漫衍在多个模块上,而不是集中在单一POL模块上的优势,特殊合适此类实验妄图。经由历程数字控制POL模块,用户通常能够阻拦模块的“相位扩年夜(phase spread)”,这意味着每个POL模块的开关周期是相互赔偿的,极年夜地刷新了分流组的输入电压纹波。此外,在分流组中,POL模块能够更快速地照顾快速瞬变,从而提升输入电压的精度。

7. 通讯

许多POL模块,网罗来自CUI的POL模块,现在都是接纳共用芯片间通讯(I2C)总线等数字通讯接口来开发。系统治理总线(SMBus)或功率治理总线(PMBus)通常在明确界说的I2C物理层的顶部运转,这推动系统主控制器接纳一套共用指令集来阻拦装备设置、控制功效和遥测数据的与POL通讯。

8. 可编程性

假定用户的系统须要多个电压轨、静态电压轨、余量测试等,便应当物色具有可编程选项的POL模块。以下是两种基本的可编程类型:

a) 首先,较质朴的版本称作引脚短接(pin-strapping),可让用户把电阻器放置在POL模块将在启动时读取数据的系统电路板上,POL模块将凭证电阻器的数值自行装备为特定的输入电压轨或装备。推销部门喜欢这项特点,由于可以仅仅从供应商处购置一个编码的POL模块部件,在系统电路板的多个职位 (或许不合项目)中应用,而且从类似的库存量单元(sku)天生许多不合的电压轨。例如,一个POL模块能够引脚短接为0.9 V输入电压,此外一个装备为1.0V输入电压,而此外一个装备为1.35 V。

b) 如上所议论辩说,更严重年夜的POL模块供应了I2C、SMBus或PMBus等数字通讯接口,这可完成更年夜的无邪性,由于主控制器现在从POL模块接入指令、控制和遥测功效。经由历程应用一套预界说指令,主控制器能够指导POL模块甚么时间开启和关断。它还能够静态重新装备POL以期支持电压余量、节能形式,和修改电压 /电流/温度掩护等功效。主控制器将经常接入遥测数据,好比温度、输入电压、输入电压,和输入电流读数。数字通讯也异常遭到设计、制造和推销团队的迎接,由于单一编码的POL部件可以用于电路板各处,尔后经由历程软件阻拦编程以知足不合的电压轨需求。

9. 功率密度

功率密度是丈量POL模块在所占领的空间上所能够供应功率量的量度,通常接纳每立方英尺瓦(W/in3)或每立方厘米瓦来列出。随着系统的严重年夜性一连增添,而且在类似或更小的空间须要更多的功率,使得具有更高功率密度的POL模块日趋成为必须部件。

10. 少既是多


在选择 POL模块时要推敲的此外一个主要方面,就是须要若干支持电才干使得POL以所欲望的要领运作,而无需面临结构和可靠性寻衅。这是数字控制的赔偿POL模块的此外一项严严重年夜优势,好比CUI的 NDM3Z 和 NDM3ZS系列,这些产物系列基于Intersil具有电荷形式(Charge Mode Control)环路的全数字控制器,它们可以完成超快速瞬变事宜的应变(在单一开关周期中),最年夜限制地增添输入端所需的电容量。这有助于最年夜限制地增添所占领的电路板空间和降低资源,和提升可靠性。

CUI模块还号称是无赔偿实验妄图,与须要在实验室阻拦数小时,通常数天的控制环路测试、调剂和调谐的传统POL模块不合。NDM3Z和NDM3ZS系列POL模块可以自我调治,这得益于先进的赔偿妄图,用户不只可以节俭款子和电路板空间和应用更少的元器件,还可以节俭名贵的设计时间。 
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