數(shù)字電源發(fā)展

目前，數(shù)字電源芯片的集成度已經(jīng)達到較高的水平，適合復雜系統(tǒng)如服務器、通信設備等使用。芯片中集成數(shù)個同步控制器和自適應驅動器，有的集成了MOSFET或功率驅動模塊、LDO、電荷泵及電源管理（包括熱管理）功能。其他有特色的特性還包括可編程中斷輸出、看門狗等。

先進的半導體制造工藝在數(shù)字電源芯片上也得以利用，其中數(shù)字電路應用0.18～0.25μm VLSI工藝；模數(shù)混合電路應用高壓BiCMOS工藝還比較常見。有的廠商借鑒大功率芯片的成功設計，在數(shù)字電源芯片上采用先進的封裝技術，使芯片可在工 業(yè)級的溫度范圍內可靠工作。

PMBus

電源管理總線（PMBus）通信協(xié)議規(guī)范定義了一個用在功率轉換器件和管理器件之間的數(shù)字通信協(xié)議（包括接口和命令）。該規(guī)范對于數(shù)字電源產(chǎn)品的推廣有著非常重要的意義，意味著數(shù)字電源產(chǎn)品的接口完成了標準化。借助PMBus，數(shù)字電源可以依據(jù)一套標準命令進行配置、監(jiān)控和維護（設置電源的工作參數(shù)并監(jiān)控其工作，而且能夠在故障發(fā)生時采取應對措施），還能使多個數(shù)字電源產(chǎn)品協(xié)同工作。

PMBus規(guī)范的傳輸層基于低成本SMBus（系統(tǒng)管理總線）的1.1版本，這是個功能更為強健的基于業(yè)界標準I2C串行總線的版本，具有分組錯誤檢查和主機通知功能。

PMBus規(guī)范定義了2個必需信號和3個可選信號：必需信號為時鐘信號（SCL）和數(shù)據(jù)信號（SDA），可選信號為SMBALERT#、 CONTROL和WP。SMBALERT#由任何需要獲得PMBus主控器支持的從屬設備發(fā)起。當SMBALERT#有效時，主控器在PMBus上發(fā)送告警（alert）響應地址，然后每個發(fā)信號（alerting）的器件將其器件地址放在SDA上。一旦器件成功地將其地址加入總線，它就會釋放SMBALERT#線。SMBALERT#信號可以使從屬設備（如負載點轉換器）中斷系統(tǒng)主機或總線的控制，這就使設計人員能夠更容易地實現(xiàn)基于事件驅動的閉環(huán)控制方案。CONTROL信號用于啟動和關閉單個從屬設備。WP信號可用于防止意外更改存儲器中的數(shù)據(jù)。此外，PMBus協(xié)議規(guī)定所有從屬設備必須將其默認的配置數(shù)據(jù)保存在長久性存儲器內或使用針腳編程，這樣它們在上電時無須與總線通信。

除采用SMBus傳輸層之外，PMBus規(guī)范還增加了用于電源設計的控制語言。PMBus的通信是按照一個連續(xù)的字節(jié)流進行的。每個字節(jié)流包含一個地址字節(jié)，一個命令字節(jié)，若干個數(shù)據(jù)字節(jié)，以及一個可選的包錯誤碼（PEC）字節(jié)。主機使用單獨的“開始”和 “停止”信號來表明一個通信過程的開始和結束。而從屬設備則使用單獨的位來確認收到的每個字節(jié)。為了減少響應時間及處理器開銷， 從屬設備在收到“停止”信號時立即處理并執(zhí)行命令。

結語

毫無疑問，隨著數(shù)字控制技術的發(fā)展和市場需求的驅動，電源領域里數(shù)字電源的優(yōu)勢將會越來越明顯，但從模擬電源到數(shù)字電源的完全轉換還需要很長時間，因此模擬和數(shù)字控制技術將在未來數(shù)年內共存。數(shù)字電源技術為電源設計領域注入了新的活力，同時也對電源設計人員提出了更高的要求。如何在傳統(tǒng)技術的基礎上不斷**，進而設計出滿足未來市場需求的電源系統(tǒng)將成為電源設計人員必須面對的新課題