設(shè)計(jì)多軌電源時(shí)，每增加一個(gè)電源軌,，挑戰(zhàn)都會(huì)成倍增加,。設(shè)計(jì)師必須考慮怎樣動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)電源排序和定時(shí),、加電復(fù)位,、故障監(jiān)視、提供恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)以保護(hù)系統(tǒng)等方方面面,。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師都知道,，隨著項(xiàng)目從原型向生產(chǎn)環(huán)境轉(zhuǎn)變,，成功應(yīng)對(duì)這種動(dòng)態(tài)變化環(huán)境的關(guān)鍵是靈活性。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中,，能夠最大限度減少軟硬件更改的解決方案是理想解決方案,。
理想的多軌電源設(shè)計(jì)方法是，一項(xiàng)設(shè)計(jì)自始至終只用一個(gè) IC,，在該產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中無(wú)需更改布線,。該 IC 對(duì)多個(gè)電源軌自主進(jìn)行監(jiān)察和排序，并與其他 IC 協(xié)作,，無(wú)縫地監(jiān)察系統(tǒng)中多個(gè)電源穩(wěn)壓器,，提供故障和復(fù)位管理。當(dāng)系統(tǒng)連接到 I2C 總線時(shí),，設(shè)計(jì)師可以運(yùn)用功能強(qiáng)大,、基于 PC 的軟件，實(shí)時(shí)配置系統(tǒng),、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可視化并調(diào)試系統(tǒng),。
LTC2937 正合需求。這是一款具 EEPROM 的 6 通道電壓排序器和高準(zhǔn)確度監(jiān)察器,。6 個(gè)通道每個(gè)都有兩個(gè)專用的比較器以 ±0.75% 的準(zhǔn)確度準(zhǔn)確地監(jiān)視過(guò)壓和欠壓情況,。比較器門限可在 0.2V 至 6V 范圍內(nèi)以 8 位分辨率單獨(dú)地設(shè)定。這些比較器速度很快,，具 10μs 抑峰傳輸延遲,。每個(gè)排序器通道都有一個(gè)使能輸出，可控制一個(gè)外部穩(wěn)壓器或一個(gè)通路 FET 的柵極,。監(jiān)察器電壓和排序器定時(shí)的所有方面都是可單獨(dú)配置的,，包括向上排序和向下排序順序、排序定時(shí)參數(shù),、以及故障響應(yīng),。內(nèi)置 EEPROM 使該器件完全實(shí)現(xiàn)了自主化，能夠以正確狀態(tài)加電以控制系統(tǒng),。此外,，多個(gè) LTC2937 可協(xié)作運(yùn)行，以對(duì)一個(gè)系統(tǒng)中多達(dá) 300 個(gè)電源自主排序,，進(jìn)行所有操作時(shí)都使用單條通信總線,。
通過(guò) LTC2937 的自主故障響應(yīng)行為以及調(diào)試寄存器，可控制,、查看和管理電源故障,。LTC2937 自動(dòng)檢測(cè)故障情況，并能夠以協(xié)調(diào)一致的方式給系統(tǒng)斷電,。該器件可保持?jǐn)嚯?，或嘗試在故障后重新給電源排序,。在具備微控制器和 I2C / SMBus 的系統(tǒng)中，LTC2937 提供有關(guān)故障類型和原因以及系統(tǒng)狀態(tài)的詳細(xì)信息,。微控制器可以就怎樣響應(yīng)做出決定,，或者允許 LTC2937 自己響應(yīng)。
表 1：具 EEPROM 的可編程 6 通道排序器和監(jiān)察器
LTC2933
LTC2936
LTC2937
排序器
無(wú)
無(wú)
有
比較器輸出
無(wú)
有
無(wú)
門限范圍
1V 至 13.9V (1×)
0.2V 至 5.8V (5×)
0.2V 至 5.8V (6×)
0.2V 至 6V (6×)
門限準(zhǔn)確度
±1%
±1%
±0.75%
電源
3.4V 至 13.9V
3.13V 至 13.9V
2.9V 至 16.5V
封裝 (mm × mm)
5×4 DFN-16,，SSOP-16
4×5 QFN-24,，SSOP-24
5×6 QFN-28
電源控制的 3 個(gè)步驟
一個(gè)電源周期有 3 個(gè)運(yùn)行步驟：加電排序、監(jiān)視和斷電排序,。圖 2 針對(duì)一個(gè)典型系統(tǒng)顯示了這些階段,。在加電排序時(shí)，每個(gè)電源都必須等待,，然后在指定的時(shí)間內(nèi)加電到正確的電壓,。在監(jiān)視階段，每個(gè)電源都必須保持在指定的過(guò)壓和欠壓限制之內(nèi),。在斷電排序時(shí),，每個(gè)電源都必須等待 (順序常常與加電排序順序不同)，然后在設(shè)定時(shí)間內(nèi)斷電,。在任意時(shí)刻都有可能出錯(cuò),，導(dǎo)致系統(tǒng)中出現(xiàn)故障。設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)就是,，設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng),，其中所有這些步驟以及所有變量都可輕易配置，但必須仔細(xì)控制,。
圖 1：LTC2937 對(duì) 6 個(gè)電源排序
圖 2：電源排序波形
當(dāng) ON 輸入轉(zhuǎn)換至有效時(shí),，加電排序開(kāi)始。LTC2937 按照向上排序順序逐一加電,，使每個(gè)電源依次啟動(dòng),，并進(jìn)行監(jiān)視，以確保電源電壓在指定時(shí)間之前上升至高于所設(shè)定的門限,。任何電源,，如果未能滿足設(shè)定時(shí)間要求，都會(huì)觸發(fā)排序故障,。
提供排序位置時(shí)鐘是 LTC2937 的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),。每個(gè)通道都分配了一個(gè)排序位置 (1 至 1023)，并在 LTC2937 計(jì)數(shù)到給定排序位置序號(hào)時(shí)接收啟動(dòng)信號(hào),。具排序位置 1 的通道總是在具排序位置 2 的通道之前啟動(dòng),。如果更改了系統(tǒng)規(guī)定，要求這兩個(gè)通道以不同的順序排序,，那么排序位置可以交換,，在計(jì)數(shù)到排序位置 1 時(shí)給第二個(gè)通道加電，計(jì)數(shù)到排序位置 2 時(shí)給第一個(gè)通道加電,。多個(gè) LTC2937 可以共享排序位置信息,，以便對(duì)所有 LTC2937 芯片而言，排序位置 N 同時(shí)出現(xiàn),，由不同芯片控制的通道可以參與到相同的排序中 (參見(jiàn)圖 3),。
圖 3：多個(gè) LTC2937 的典型連接
當(dāng)最后一個(gè)通道加電并跨過(guò)其欠壓門限后，監(jiān)視階段開(kāi)始,。在監(jiān)視階段,，LTC2937 運(yùn)用其高準(zhǔn)確度比較器連續(xù)監(jiān)視每個(gè)輸入的電壓，看其是否超越過(guò)壓和欠壓門限,。該器件忽視輸入信號(hào)上較小的干擾,，僅在電壓以足夠的幅度超越門限并持續(xù)足夠長(zhǎng)時(shí)間時(shí)才觸發(fā)。當(dāng) LTC2937 檢測(cè)到故障時(shí),，會(huì)按照所設(shè)定的監(jiān)察器故障響應(yīng)行為,，立即做出響應(yīng)。在典型情況下,，該器件同時(shí)關(guān)斷所有電源,，向系統(tǒng)確定 RESETB，然后嘗試按照正常啟動(dòng)順序重新加電,。這可防止電源給系統(tǒng)的一部分供電而其他部分得不到供電,，或者防止系統(tǒng)在故障后執(zhí)行不一致的故障恢復(fù)。一個(gè)系統(tǒng)中的多個(gè) LTC2937 可分享故障狀態(tài)信息,，相互對(duì)對(duì)方的故障做出響應(yīng),，從而在故障恢復(fù)時(shí)，保持協(xié)作通道之間完全的一致性,。LTC2937 提供無(wú)數(shù)可編程故障響應(yīng)行為,，以滿足很多不同的系統(tǒng)配置需求。
當(dāng) ON 輸入轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖綍r(shí),，斷電排序階段開(kāi)始,。排序位置時(shí)鐘再次開(kāi)始計(jì)數(shù)，以給電源斷電,，不過(guò)所有斷電排序參數(shù)都不受加電排序參數(shù)影響,。通道可以按照任何順序斷電排序，而且多個(gè) LTC2937 芯片協(xié)調(diào)所有受控電源的排序,。在斷電排序時(shí),，每個(gè)電源必須在指定時(shí)間限制之內(nèi)下降至低于其放電門限，否則會(huì)觸發(fā)排序故障,。LTC2937 可用一個(gè)可選電流源拉低電源電壓,，以使變化速度慢的電源有效放電,。
排序位置時(shí)鐘強(qiáng)制執(zhí)行基于事件的排序順序，每個(gè)事件等待之前的事件發(fā)生之后才能繼續(xù),。LTC2937 還允許基于時(shí)間的排序,，可用于在預(yù)定時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)電源軌的系統(tǒng)中?？芍匦屡渲玫募拇嫫骷瓤稍诨跁r(shí)間的排序模式,、又可在基于事件的排序模式下運(yùn)行。
LTpowerPlay 讓事情變得簡(jiǎn)單了
LTC2937 有一套廣泛,、功能強(qiáng)大的寄存器,，而控制這些寄存器很簡(jiǎn)單。LTpowerPlay 的圖形用戶界面 (GUI) 在一個(gè)簡(jiǎn)便的界面中,，顯示狀態(tài)寄存器和調(diào)試寄存器中的所有信息,。GUI 在 I2C/SMBus 上與ADI的任何電源系統(tǒng)管理 IC (包括 LTC2937) 通信。配置一個(gè)或多個(gè) LTC2937 只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)這么簡(jiǎn)單,。
LTpowerPlay 將設(shè)置值保存在 PC 上,，并可將設(shè)置值寫到 LTC2937 的 EEPROM 中。該 GUI 還顯示系統(tǒng)故障的所有調(diào)試信息,。LTpowerPlay 可顯示任一電源何時(shí)出現(xiàn)了過(guò)壓或欠壓,，或者，某個(gè)電源是否未能成功完成排序定時(shí),。故障后,，該 GUI 允許徹底控制系統(tǒng)重啟。在設(shè)計(jì)的每個(gè)階段,，即啟動(dòng),、配置、調(diào)制和運(yùn)行階段,，LTpowerPlay 是系統(tǒng)性能不可或缺的窗口,。
圖 4：LTpowerPlay 的圖形用戶界面 (GUI) 在一個(gè)簡(jiǎn)便的界面中顯示狀態(tài)寄存器和調(diào)試寄存器中的所有信息。配置一個(gè)或多個(gè) LTC2937 只需點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)這么簡(jiǎn)單,。LTpowerPlay 將設(shè)置值保存在 PC 上,，并可將設(shè)置值寫到 LTC2937 的 EEPROM 中。
結(jié)論
LTC2937 簡(jiǎn)化了電源系統(tǒng)排序和監(jiān)察,。該器件僅需占用非常少的電路板空間,，就可構(gòu)成一個(gè)完整系統(tǒng)。LTC2937 非常靈活,、可重新配置,，而通過(guò) EEPROM 寄存器又可自主運(yùn)行。該器件可獨(dú)立運(yùn)行，或者與一個(gè)大型系統(tǒng)中的其他芯片一起使用,，無(wú)縫協(xié)調(diào)多達(dá) 300 個(gè)電源的運(yùn)行,。