| 由于系統復雜性提高、數字組件激增，所以其內部電壓軌的數量也在持續增加，在這種情況下，必須有一種機制來監視和控制這些電壓軌。常見的情況可能是，有多達 50 個負載點電壓軌，而且系統設計師必須能夠非常容易地監視和調節電源電壓、實現電源加電 / 斷電排序、設定工作電壓限制以及讀取電壓、電流和溫度等參數，并訪問詳細的故障記錄。
一種控制高軌數系統的流行方法是通過數字通信總線。這種方法常常稱為“數字電源”或“數字電源系統管理 (DPSM)”，能夠使設計師控制、監視和監察幾十個電壓軌。既然能夠以數字方式改變電源參數，那么就不必像以前那樣，需要更改物理硬件、電路和 / 或系統用料了，因此可縮短產品上市及宕機時間。
新出現的 DPSM 產品往往支持通過 PMBus 等兩線接口進行配置和監視，這是一種基于開放標準 I2C 的數字接口協議。這就為 DPSM 產品與現有嵌入式系統和架構、電路板安裝控制器 (Board Mount Controllers) 以及智能平臺管理接口 (Intelligent Platform Management Interfact) 功能無縫集成提供了益處。為了實現簡單性和易用性，尤其是在硬件開發及測試初期，常常通過在 PC 上運行的圖形用戶界面 (GUI) 以及 USB 至 PMBus 通信轉換器工具 (常稱為接口轉換板) 連接 DPSM 系統。
在如今的新式電子系統中，最后剩下的“盲點”之一是電源的情況，因為人們通常沒有辦法直接配置或遠程監視關鍵工作參數。若要實現可靠運行，關鍵是要能夠檢測穩壓器輸出電壓隨時間的漂移或過熱情況，并在潛在故障事件發生之前采取行動。憑借 DPSM，系統可以監視電壓穩壓器的性能，并報告其健康情況，以便在穩壓器超出性能規格甚至發生故障之前能夠采取糾正措施。DPSM 使用戶能夠根據從負載和系統收集的信息采取行動，并具備以下優勢：
產品更快上市
- 無需更改 PCB，就可改變電源參數
- 快速進行系統描述、優化和數據挖掘
負載級優勢
- 隨時間和溫度變化控制電源準確度
- 通過裕度調節測試 FPGA 容限
- 通過減載提高系統效率
系統級優勢
- 以數字方式訪問電路板級電源診斷數據
- 監視和精確指出系統內各處的功耗
- 故障管理 / 故障記錄
數據中心優勢
- 發現功耗趨勢、檢測隨時間的波動和變化
- 進行預測性分析以最大限度降低運行成本
- 做出能源管理決策
PMBus 命令語言是為滿足大型多軌系統的需求而開發的。除了一套嚴密定義的標準命令，符合 PMBus 要求的系統還能夠采用它們自己的專有命令，以提供創新的增值功能。大部分命令及數據格式實現了標準化，這對生產這類系統電路板的 OEM 而言是一大優勢。該協議通過業界標準 SMBusTM 串行接口實現，能夠編程、控制和實時監視電源轉換產品。命令語言和數據格式標準化使 OEM 能夠非常容易地開發和重用固件，結果電源系統設計師可以讓產品更快上市。如需了解更多信息，請訪問：http://pmbus.org。憑借超過 75 種 PMBus 標準命令功能，用戶可以利用這一最流行的開放標準電源管理協議之一，全面控制其電源系統的運行。
尤其是在數據中心中，關鍵挑戰是降低總體功耗。通過重新安排未得到充分利用的服務器之使用，并根據所消耗的功率關閉其他一些服務器，就有可能解決這一難題。為了滿足這些需求，必須清楚設備的功耗。DPSM 可以為用戶提供功耗數據，從而允許實時做出明智的能源管理決策。DPSM 正在迅速得到采用，因為這種系統能夠提供有關電源系統的準確信息，而且能夠自主控制和監察很多電壓。凌力爾特公司有幾款具備這些功能的數字電源產品，而最近發布的 LTC3882 就是其中之一。
DPSM DC/DC 控制器
LTC3882 是一款雙輸出多相同步降壓型 DC/DC 控制器，具備串行數字接口。該器件采用先進的調制電壓模式進行控制，實現了卓越的瞬態響應，并能夠使用 DCR 非常低 (0.25 mΩ) 的電感器工作，從而允許實現更高的效率和每輸出高達 40A 的電流。兼容傳動系統包括 DrMOS、電源構件或分立式 FET 驅動器以及 N 溝道 MOSFET。其數字接口使系統設計師和遠程操作員能夠控制和監測系統電源情況及功耗。既然能夠以數字方式改變電源參數，那么就不必像以前那樣需要更改物理硬件、電路和 / 或系統用料了，從而可加快產品上市及縮短宕機時間。
LTC3882 的兩線串行接口允許對輸出進行裕度調節和微調，并依據基于時間或基于電壓的排序延遲時間，使輸出以可編程轉換率斜坡上升和下降。輸入和輸出電流及電壓、輸出功率、溫度、運行時間以及峰值都是可讀取的。該器件由快速雙模擬控制環路、精確的混合信號電路以及 EEPROM 組成，采用 6mm x 6mm QFN-40 封裝。
為了評估 LTC3882 的性能，凌力爾特提供了 LTpowerPlay™ GUI (可免費下載)、USB 至 PMBus 轉換器以及演示電路板。憑借隨溫度變化僅為 ±0.5% 的最大 DC 輸出誤差、±1% 的電流回讀準確度、集成的 16 位增量累加 ADC 和 EEPROM，LTC3882 整合了出色的模擬開關穩壓器性能和精確的混合信號數據采集。該器件在 3V 至 38V 的輸入電源電壓范圍內工作，提供 0.5V 至 5.25V 的輸出電壓。兩個通道可以準確均流，以提供高達 80A 的電流。多達 4 個 LTC3882 可以并聯運行，以實現 2、3、4、6 或 8 相工作。啟動時，輸出電壓、開關頻率和通道相位角的分配可由引腳搭接電阻器設定或從內部 EEPROM 加載。以下是 LTC3882 的簡化原理圖，采用 DrMOS 作為傳動系統，從 12V 標稱輸入提供 1V/80A 輸出。
圖 1：兩相單輸出 LTC3882 應用原理圖
輸出電壓裕度
人們常常需要調節幾個電壓軌的裕度，使其達到特定電壓，并需要檢查裕度調節之后每個軌的電壓值。采用 DPSM 可以簡化并加速這個過程。圖 2 顯示，配置為兩個輸出的 LTC3882 輸出電壓是怎樣響應一個 7.5% 低裕度 PMBus 命令。標稱 1V 的輸出變為 0.92V，標稱 1.8V 的輸出變成 1.66V。通過 LTpowerPlay 可以將這一功能擴展至 72 個電壓軌，從而可非常容易地進行裕度調節，并驗證所設定的電壓值。
圖 2：輸出電壓回讀，采用 LTC3882 的 DPSM，對 VOUT 進行低 7.5% 的裕度調節
用于真實應用的數字電源系統管理
一個系統電路板有超過 30 個電源軌的情況是很常見。這類型的電路板通常組件排列密集，DPSM 電路不能占用太大空間。此外，DPSM 電路必須易于使用，必須控制大量的電壓軌。而且這種解決方案必須自主工作，或者與系統主處理器通信，以獲取命令、實現控制并報告遙測信息。
凌力爾特的 LTM4676、LTC2977、LTC2974、LTC3882 和 LTC3883 可以組合起來，在一節 I2C 總線上控制多達 72 個電壓。LTM4676 和 LTC3882產生并管理兩個大電流軌。LTC3883 產生并管理一個大電流輸出。LTC2977 管理多達 8 個電源軌，而 LTC2974 則管理 4 個電源軌。
圖 3 顯示，怎樣用各種不同的凌力爾特µModule (微型模塊) 穩壓器、管理器和 DC/DC 控制器控制一個多電壓軌系統。這些電壓軌通常對于排序、電壓準確度、過流和過壓限制、裕度調節以及監察都有嚴格要求。
圖 3：通過 I2C/PMBus 控制 19 個電壓軌的方框圖
結論
DPSM 為系統設計師提供了一種機制，以用簡單的 PC 連接或現有系統主處理器來控制電源。在開發和調試階段，這種功能非常有用，能夠使設計師快速搭建并運行系統，而且無需更改物理硬件、電路和 / 或系統用料，就能夠控制和調節電源電壓、限制值以及排序。
裕度測試也更加容易進行了，因為整個測試都可以用幾條命令并通過 I2C/PMBus 加以控制。DPSM 可以為用戶提供功耗數據，從而允許做出明智的能源管理決策，這有助于降低總體功耗。有關電源健康狀況的電源系統數據可以發回給 OEM，從而有效地掀開了獲取 DC/DC 轉換器健康狀況數據時遇到的“盲點”。穩壓器輸出電壓隨時間的漂移也可以檢測，并能夠在潛在故障事件發生之前采取行動。如果一塊電路板被返回，就可以回讀故障記錄，以確定發生了什么故障、發生故障時的電路板溫度以及發生故障的時間。這些數據可用來快速確定根本原因，或者系統工作時是否超出了所規定的限度，還可用來改善未來的產品設計。對于高軌數系統和想要控制其電源系統的 OEM 而言，數字電源系統管理是一種強大的工具。 |
