Technoleg a chymhwysiad rheoli pŵer digidol
Mae'r erthygl hon yn cyflwyno nodweddion sylfaenol cyflenwad pŵer digidol, manteision cyflenwad pŵer digidol o'i gymharu â chyflenwad pŵer analog a phrif gynnwys rheoli pŵer digidol, a hefyd yn cyflwyno cymhwyso technoleg rheoli pŵer digidol.
Mae'r genhedlaeth newydd o gylchedau integredig yn gofyn am foltedd cyflenwad pŵer o 3.3V, 1.8V neu hyd yn oed yn is. Mae angen folteddau lluosog ar ddyfais sengl i gyflenwi pŵer, ac mae'r galw presennol yn fawr, a rhaid cymhwyso'r foltedd i'r ddyfais ar yr amseriad cywir. Rhaid i'r folteddau sy'n pweru'r dyfeisiau hyn gael eu cynhyrchu ar y bwrdd (yn agos at y dyfeisiau yn ddelfrydol) i leihau gostyngiad mewn foltedd a sefydlogi'r foltedd. Mae trawsnewidyddion DC/DC perfformiad uchel yn addas ar gyfer mewnbwn ystod eang a gellir eu defnyddio fel cyflenwadau pŵer ynysig neu drawsnewidwyr pwynt llwyth nad ydynt yn ynysig. Felly, mae'r rhan fwyaf o systemau cyflenwad pŵer ar fwrdd wedi mabwysiadu modiwlau trosi DC / DC fel prif gorff y cyflenwad pŵer. Fodd bynnag, ni ellir adeiladu system bŵer gyflawn ac iach heb gylchedau rheoli pŵer. Mae cynnwys rheoli pŵer yn cynnwys: monitro systemau pŵer, dilyniannu ac olrhain, monitro a methu'n ddiogel. Mae dyfeisiau rheoli pŵer yn trin swyddogaethau fel gwrthod modd cyffredin, cyfyngu ar gychwyn, rheoli cychwyn a chau, a hyd yn oed cywiro ffactor pŵer yn y mewnbwn. Mae'r ddyfais rheoli pŵer sydd wedi'i ffurfweddu ar yr ochr allbwn yn rheoli'r dilyniant cychwyn a rheoleiddio foltedd allbwn, ac yn darparu amddiffyniad methiant cyfatebol ar gyfer amodau gor-undervoltage a gor-gyfredol. Ffigur 1 Diogelu dyfeisiau rheoli pŵer mewn systemau pŵer AC/DC ynysig. Mae'n ofynnol i'r holl gylchedau swyddogaethol perthnasol gael eu hynysu o'r brif gylched.
Esboniad manwl o dechnoleg a chymhwysiad rheoli pŵer digidol
yr
Mae gan ddyfeisiau rheoli pŵer digidol pwrpasol fwy o fanteision o ran cost, cylch datblygu a dibynadwyedd na chylchedau analog neu ficroreolyddion a ddefnyddir yn gyffredin, dyfeisiau rhesymeg rhaglenadwy a dulliau eraill. Mae cenhedlaeth newydd o ddyfeisiau rheoli pŵer digidol yn integreiddio ADC cyflym sy'n gallu bodloni gofynion monitro amser real, gan ei gwneud yn gallu adlewyrchu methiannau yn gyflymach nag ADC oddi ar sglodion microreolydd pwrpas cyffredinol. Trosglwyddir y data monitro i brif reolwr y cyflenwad pŵer trwy'r bws I2C neu PMBus i gyflawni gosodiadau rheoleiddio foltedd manwl gywir, amddiffyn diffygion a swyddogaethau eraill. Mae cloc mewnol yn galluogi logio namau. Ar gyfer y system pŵer aml-allbwn, mae'r prif reolwr pŵer digidol yn darllen data monitro pob allbwn o ddyfais rheoli pob terfynell allbwn mewn amser real trwy'r rhyngwyneb bws, gan wireddu monitro cynhwysfawr y system bŵer. Ar ôl i'r dyluniad meddalwedd gael ei gymeradwyo, gellir defnyddio'r un ffeiliau ffynhonnell a ffeiliau cyfluniad ar gyfer holl gynhyrchion y dyluniad, ac mae'r perfformiad yn gyson o uned i uned, tra bydd gan gylchedau analog berfformiad gwahanol oherwydd gwahaniaethau yn y cydrannau eu hunain.
Nid yw cylchedau rheoli system pŵer traddodiadol sy'n dibynnu ar gylchedau analog i weithredu rheolaeth pŵer a gosod paramedrau amrywiol trwy fwyhaduron, cymaryddion ac oedi amser RC bellach mor well â dyfeisiau rheoli pŵer digidol. Gyda dyfnhau'r dyluniad, ni fydd y cydrannau'n newid mwyach gyda newid y paramedrau, ac ni fydd angen ailbrosesu'r bwrdd cylched dro ar ôl tro mwyach. Defnyddio dyfais rheoli pŵer digidol arbennig, gan ganiatáu i'r meddalwedd ffurfweddu osod y paramedrau gweithredu. Gellir gweithredu newidiadau yn ystod y dyluniad yn hawdd mewn meddalwedd heb newidiadau caledwedd. Mae'r meddalwedd cyfluniad yn ei gwneud yn ofynnol i'r dylunydd addasu ychydig o baramedrau yn unig. Ar ôl i'r holl baramedrau gael eu gosod, gellir eu llwytho i lawr i'r ddyfais rheoli pŵer digidol trwy'r porthladd I2C gyda'r llinell lawrlwytho rhaglennu. Mae Ffigur 2 yn ddiagram bloc o unedau swyddogaethol mewnol dyfais rheoli pŵer nodweddiadol.
Esboniad manwl o dechnoleg a chymhwysiad rheoli pŵer digidol
Yn ogystal â chymhwyso cylchedau integredig rheoli pŵer arbennig wrth fonitro systemau pŵer, mae'r genhedlaeth newydd o gylchedau integredig hefyd wedi ychwanegu swyddogaethau i leihau'r defnydd o bŵer a rheoli pŵer rhannol yn ei ddyluniad ei hun, gan ddarparu pŵer digidol a rheoli pŵer digidol. rhyngwyneb cyfathrebu dyfais. Mae hyn wedi'i adlewyrchu mewn proseswyr digidol pen uwch. Trwy'r cyfathrebu rhwng y prosesydd digidol, y trawsnewidydd DC / DC a'r uned rheoli pŵer digidol, gall y prosesydd addasu'r foltedd cyflenwad pŵer gofynnol yn awtomatig yn ôl ei gyflymder prosesu cyfredol a dwyster tasg. Mae'r uned cyflenwad pŵer digidol a rheoli pŵer yn cynnwys sawl cofrestr. Pan fydd y foltedd sy'n ofynnol gan y prosesydd yn newid, mae'n derbyn data newydd trwy'r bws i ffurfweddu'r cofrestrau perthnasol, neu'n dod o hyd i'r gwerthoedd gosod perthnasol yn nhabl chwilio rhaglen fewnol y cyflenwad pŵer digidol. Mae'r math hwn o gynllun yn dod yn gymhwysiad prif ffrwd yn y meysydd gyda gofynion defnydd pŵer llym. Ar gyfer proseswyr sydd â chyflenwadau pŵer ar wahân ar gyfer rhannau mewnol, gellir diffodd yr unedau swyddogaethol yn y cyflwr segur neu gysgu yn gyfan gwbl, a fydd yn lleihau'r defnydd o bŵer ymhellach, ond yn cyflwyno gofynion uwch ar gyfer rheoli cyflenwad pŵer. Nid yn unig y cynnydd porthladdoedd allbwn, ond hefyd y Bydd gosod a monitro gwahanol borthladdoedd yn cynyddu'n sylweddol cymhlethdod y rhaglen yn yr uned rheoli pŵer digidol. Gall y monitor perfformiad caledwedd y tu mewn i'r prosesydd ddarparu'r foltedd cyflenwad isaf o fewn amser penodol. Daw gwybodaeth y monitor yn uniongyrchol o'r tu mewn i'r prosesydd, felly mae dolen gaeedig y system fonitro yn gyfan gwbl y tu mewn i'r sglodion prosesydd, gan wireddu dyluniad SOC rheoli pŵer.
