簡化電源排序

設(shè)計多個電源的挑戰(zhàn)隨著每個額外的電源軌而增加。設(shè)計人員必須考慮協(xié)調(diào)電源排序和時序、生成上電復(fù)位、監(jiān)控故障和適當(dāng)響應(yīng)以保護系統(tǒng)的動態(tài)環(huán)境。經(jīng)驗豐富的設(shè)計師認(rèn)識到，靈活性是成功駕馭項目從原型到生產(chǎn)的過程潮起潮落的關(guān)鍵。理想的解決方案可最大限度地減少開發(fā)過程中的硬件和軟件更改次數(shù)。

理想的多電源設(shè)計工具是自始至終駐留在設(shè)計中的單個IC，在產(chǎn)品的整個生命周期中無需更改布線。它自主監(jiān)控多個電源軌并對其進行排序，與其他IC配合，無縫監(jiān)控系統(tǒng)中的許多電源穩(wěn)壓器，并提供故障和復(fù)位管理。設(shè)計人員可以使用功能強大的基于 PC 的軟件在連接到 I 時實時配置、可視化和調(diào)試系統(tǒng)行為2C總線。

LTC2937 符合這一要求。它是一款帶EEPROM的6通道電壓排序器和高精度監(jiān)控器。六個通道中的每一個都有兩個專用比較器，可精確監(jiān)控過壓和欠壓條件，范圍在±0.75%以內(nèi)。比較器門限可在 0.2V 至 6V 范圍內(nèi)單獨編程，分辨率為 8 位。比較器速度很快，去毛刺傳播延遲為10μs。每個時序控制器通道都有一個使能輸出，可以控制外部穩(wěn)壓器或調(diào)整FET的柵極。監(jiān)控器電壓和時序控制器時序的所有方面均可單獨配置，包括上序和下序、時序參數(shù)和故障響應(yīng)。內(nèi)置的EEPROM使該器件完全自主，并能夠在正確的狀態(tài)下上電以控制系統(tǒng)。此外，多個 LTC2937 可以協(xié)同工作，以自主地對系統(tǒng)中多達 300 個電源進行排序，所有這些電源均采用一條單線通信總線。

圖1.LTC2937 排序 6 個電源。

電源故障可通過 LTC2937 的自主故障響應(yīng)行為和調(diào)試寄存器實現(xiàn)可控、可視和管理。LTC2937 可自動檢測故障情況，并能夠以協(xié)調(diào)方式關(guān)斷系統(tǒng)。它可以保持關(guān)閉狀態(tài)，或者在發(fā)生故障后嘗試對電源重新排序。在具有微控制器和 I 的系統(tǒng)中2C/SMBus、LTC2937 提供了有關(guān)故障類型和原因以及系統(tǒng)狀態(tài)的詳細信息。微控制器可以決定如何響應(yīng)，或允許 LTC2937 自行響應(yīng)。

電源控制的三步曲

電源周期有三個工作步驟：順序啟動、監(jiān)視和順序關(guān)閉。圖2顯示了典型系統(tǒng)的這些階段。在上序排序期間，每個電源必須等待輪到其，然后在指定的時間內(nèi)上電到正確的電壓。在監(jiān)控階段，每個電源必須保持在指定的過壓和欠壓限值內(nèi)。在降序排序期間，每個電源必須等待輪到其順序（通常與上排序順序不同），然后在配置的時間限制內(nèi)斷電。在任何時候，都可能出現(xiàn)問題，導(dǎo)致系統(tǒng)故障。設(shè)計挑戰(zhàn)在于創(chuàng)建一個系統(tǒng)，其中所有這些步驟和所有變量都易于配置，但要仔細控制。

圖2.電源排序波形。

當(dāng)ON輸入轉(zhuǎn)換到活動時，序列啟動開始。LTC2937 通過其上序進行推進，依次使能每個電源，并進行監(jiān)視以確保電源電壓在配置時間之前上升到配置的門限以上。任何未能滿足其指定時序的電源都會觸發(fā)排序故障。

LTC2937 的一個獨特優(yōu)勢是其時序位置時鐘。每個通道被分配到一個序列位置 （1–1023），并在 LTC2937 計入序列中的給定數(shù)字時接收其使能信號。序列位置為 1 的通道始終在序列位置為 2 的通道之前啟用。如果系統(tǒng)規(guī)格發(fā)生變化，要求這兩個通道以不同的順序排序，則可以交換序列位置，為序列位置1的第二個通道供電，為位置2的第一個通道供電。多個 LTC2937 可以共享序列位置信息，因此所有 LTC2937 芯片的序列位置 N 同時發(fā)生，并且由不同芯片控制的通道可以參與同一序列 （參見圖 3）。

圖3.多個 LTC2937 之間的典型連接。

當(dāng)最后一個通道上序并超過其欠壓閾值時，監(jiān)控階段開始。在監(jiān)視期間，LTC2937 使用其高準(zhǔn)確度比較器針對過壓和欠壓門限連續(xù)監(jiān)視每個輸入端的電壓。它忽略輸入端的微小毛刺，僅在電壓超過閾值時觸發(fā)，并且有足夠的幅度，持續(xù)時間足夠長。當(dāng) LTC2937 檢測到故障時，它會根據(jù)其配置的主管故障響應(yīng)立即做出響應(yīng)。在典型情況下，它同時關(guān)閉所有電源，向系統(tǒng)置位RESETB，然后嘗試根據(jù)正常的啟動順序重新排序。這可以防止電源在系統(tǒng)的某些部分未通電時為系統(tǒng)的某些部分供電，或在故障發(fā)生后執(zhí)行不協(xié)調(diào)的恢復(fù)。系統(tǒng)中的多個LTC2937可以共享故障狀態(tài)，并相互響應(yīng)故障，從而在故障恢復(fù)期間保持合作通道之間的完全一致性。LTC2937 提供了多種可編程故障響應(yīng)行為，以滿足許多不同的系統(tǒng)配置。

當(dāng)ON輸入轉(zhuǎn)換為低電平時，序列關(guān)閉階段開始。時序位置時鐘再次開始計數(shù)以降低電源，但所有時序關(guān)閉參數(shù)都與時序上調(diào)參數(shù)無關(guān)。通道可以任意順序進行時序降序，多個 LTC2937 芯片協(xié)調(diào)所有受控電源的排序。在降序期間，每個電源必須在其配置的時間限制內(nèi)降至其放電門限以下，否則將觸發(fā)時序故障。LTC2937 能夠利用一個可選的電流源下拉電源，以主動解除慢速移動電源。

序列位置時鐘強制執(zhí)行基于事件的序列順序，每個事件等待前面的事件，然后才能繼續(xù)。LTC2937 還允許基于時間的排序，并能夠參與在預(yù)定時間點啟用電源軌的系統(tǒng)?？芍匦屡渲眉拇嫫髟诨跁r間或基于事件的模式下工作。

LTpowerPlay 讓一切變得簡單

LTC2937 廣泛的寄存器集功能強大，但掌握它非常簡單。LTpowerPlay圖形用戶界面（GUI）在一個方便的界面中顯示所有狀態(tài)和調(diào)試寄存器信息。GUI 可與 I 上的任何凌力爾特電源系統(tǒng)管理 IC （包括 LTC2937） 通信?2C/SMBus.配置一個或多個 LTC2937 非常簡單，只需點擊幾下鼠標(biāo)即可。

圖4.LTpowerPlay圖形用戶界面（GUI）在一個方便的界面中顯示所有狀態(tài)和調(diào)試寄存器信息。配置一個或多個 LTC2937 非常簡單，只需點擊幾下鼠標(biāo)即可。LTpowerPlay將設(shè)置保存在PC上，并可將它們寫入LTC2937 EEPROM。

LTpowerPlay將設(shè)置保存在PC上，并可將它們寫入LTC2937 EEPROM。GUI 還顯示系統(tǒng)故障的所有調(diào)試信息。LTpowerPlay可以顯示任何電源何時過壓或欠壓，或者電源是否具有故障時序。發(fā)生故障后，GUI 允許完全控制重新啟動系統(tǒng)。在設(shè)計的每個階段（啟動、配置、調(diào)試和操作），LTpowerPlay都是了解系統(tǒng)性能不可或缺的窗口。

結(jié)論

LTC2937 簡化了電源系統(tǒng)的排序和監(jiān)控。對于一個完整的系統(tǒng)，它只需要很少的電路板空間。它靈活且可重新配置，但通過其EEPROM存儲器實現(xiàn)自主性。它可以單獨運行，也可以與大型系統(tǒng)中的其他芯片協(xié)同運行，無縫協(xié)調(diào)多達 300 個電源的操作。

審核編輯：郭婷