如何设计数字控制的LDO稳压器电路,以实现电压和电流监测.doc
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1、如何设计数字控制的LDO稳压器电路,以实现电压和电流监测与十年前相比,如今的电源需要更灵活的电源解决方案和更多的数字控制,特别是在服务器云计算领域。利用电阻和电容脱焊以调整电压控制环路的时代早已一去不返。回溯历史,数字电源控制是从带有PMBus接口的单相负载点(POL)变换器开始的。如今,它已演变为多相控制方案,可提供高达100A的输出电流能力, 非常适合多核CPU、加速器、人工智能(AI)芯片和网络处理器等应用场合。到目前为止,工程师可以通过数字电源控制电路板上的每个开关电源,但却无法实现对线性稳压器(也称为低压差稳压器或LDO)的数字控制。然而,随着数字电源监控IC的出现,工程师现在可以对
2、系统中的每个电源进行完全的数字控制。本文探讨了高性能计算领域的电源管理趋势,并介绍了如何设计数字控制的LDO稳压器电路,以实现电压和电流监测,并通过PMBus指令进行故障遥测。服务器电源轨的要求通常来说,云计算服务器需要多相电源控制,分别为内存(VDIMM)和Vcore提供30A到100A的输出电流能力。低于30A的电源轨则采用单相POL变换器来实现。其余的电源轨为低功率电源轨,通常使用LDO稳压器实现。图1显示了连续几代服务器所需的电源轨数。如图所示,未来的服务器将需要超过25个电源轨。图1.电源轨数量随着系统的更新换代而增加高性能计算领域的另一趋势是高性能和高效率之间的平衡。系统必须在必要
3、时提供高性能,并在峰值电流模式运行时提供最高效的解决方案。典型要求就是待机或低功耗模式。数字控制的LDO稳压器可增加余量调节能力,在启用低功耗模式时降低输出电压,甚至可以将电压设置为零。这种余量调节能力的另一个好处是可以将输出电压维持在额定输出电压的10%。显然,数字控制的LDO稳压器的另一个好处是可以通过PMBus读取系统中的每个电源轨,对中断或故障进行实时监测。设计数字控制的LDO稳压器那么,如何实现数字控制的LDO稳压器的设计呢?接下来以ISL28023数字电源监测器为例进行说明。ISL28023数字电源监测器是具有PMBus接口的双向电流检测放大器,将数字遥测功能融入模拟系统。工程师可
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