由於通信設備中可能有數百個PoL電壓軌，係統架構師需要通過一種簡單的方法來管理這些電軌的輸出電壓
、時序和最大允許電流。如今的許多深亞微米IC數字處理器要求它們的I/O電壓在其內核電壓之前升高。另一方麵，許多DSP要求它們的內核電壓在I/O之前得到提升。此外
，關斷時序也是必不可少的。因此
，係統架構師需要通過一種輕鬆的方法來進行更改以優化係統性能，並為每個DC/DC轉換器存儲特定的配置
，以便簡化設計工作。

 

而er且qie

，大da多duo數shu通tong信xin設she備bei製zhi造zao商shang都dou在zai壓ya力li的de驅qu使shi下xia提ti高gao其qi係xi統tong的de數shu據ju吞tun吐tu率lv和he性xing能neng
，以yi及ji添tian加jia更geng多duo的de功gong能neng和he特te性xing。同tong時shi，他ta們men也ye麵mian臨lin著zhe降jiang低di係xi統tong總zong功gong耗hao的de壓ya力li。例li如ru，常chang見jian的de挑tiao戰zhan包bao括kuo
，為wei了le降jiang低di總zong功gong耗hao
，需xu要yao重zhong新xin安an排pai工gong作zuo流liu程cheng並bing將jiang作zuo業ye轉zhuan移yi到dao未wei充chong分fen利li用yong的de服fu務wu器qi，從cong而er使shi其qi他ta服fu務wu器qi能neng夠gou關guan閉bi。要yao滿man足zu這zhe些xie需xu求qiu
，了le解jie終zhong端duan用yong戶hu設she備bei的de功gong耗hao是shi非fei常chang必bi要yao的de。因yin此ci，經jing過guo恰qia當dang設she計ji的de數shu字zi電dian源yuan管guan理li係xi統tong(DPSM)可以向用戶提供功耗數據，幫助做出明智的能源管理決策。

 

DPSM的一個主要優勢是降低了設計成本並縮短了上市時間。要高效地開發複雜的多軌係統，可以使用具有直觀圖形用戶界麵(GUI)的全麵開發環境。此類係統支持通過GUI進行更改，而不是焊接修複白線，因此也簡化了電路內測試(ICT)和電路板調試。另一個優勢是可以通過提供的實時遙測數據預測電源係統故障並采取預防措施。也許最重要的是，具有數字管理功能的DC/DC轉換器允許設計人員開發符合目標性能（計算速度、數據速率等）的綠色電源係統
，且最大限度地減少在負載點

、電路板、jijiashenzhianzhuangcengmianshangshiyongdenengyuan
，congerjiangdijichusheshichengbenhechanpinshiyongshoumingzhouqidezongyongyouchengben。bijing，shujuzhongxinzuidadeyunyingchengbenshiyongyuweilengquexitonggongdiandedianlichengben
，mudeshishishujuzhongxinneibudiyuqiyudingdezuijiayunxingwendu。

 

此(ci)外(wai)，係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)師(shi)仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)一(yi)些(xie)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)的(de)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)器(qi)來(lai)滿(man)足(zu)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)各(ge)種(zhong)其(qi)他(ta)供(gong)電(dian)軌(gui)的(de)要(yao)求(qiu)，但(dan)放(fang)置(zhi)這(zhe)些(xie)供(gong)電(dian)軌(gui)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)麵(mian)積(ji)在(zai)不(bu)斷(duan)縮(suo)小(xiao)。其(qi)部(bu)分(fen)原(yuan)因(yin)是(shi)無(wu)法(fa)將(jiang)這(zhe)些(xie)轉(zhuan)換(huan)器(qi)裝(zhuang)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)底(di)部(bu)
，因(yin)為(wei)機(ji)架(jia)安(an)裝(zhuang)配(pei)置(zhi)中(zhong)有(you)多(duo)個(ge)電(dian)路(lu)板(ban)並(bing)排(pai)放(fang)置(zhi)

，迫(po)使(shi)其(qi)最(zui)大(da)組(zu)件(jian)高(gao)度(du)限(xian)製(zhi)為(wei)2 mm。他們真正想要的是一個小尺寸的完整電源
，安裝到印刷電路板(PCB)後不超過2 mm。幸運的是，這種解決方案確實存在，本文將進行更詳細的討論。

 

轉換器解決方案

 

ADI公司的Power by Linear™ µModule®穩壓器是完整的係統化封裝(SiP)解決方案，可最大限度地縮短設計時間，解決通信係統中常見的電路板空間和功率密度問題。這些µModule產品是完整的電源管理解決方案
，在緊湊型表貼BGA或LGA封裝內集成DC-DC控製器、功率晶體管、輸入和輸出電容、補償組件和電感。利用Power by Linear µModule產品進行設計可以將完成設計過程所需的時間減少多達50%，具體取決於設計的複雜程度。此µModule穩壓器係列將元件選型、優化和布局等設計負擔從設計人員轉移到器件上，從而縮短整體設計時間
，減少係統故障
，最終加快產品上市時間。

 

這些µModule解決方案將分立式電源
、信號鏈和隔離設計中常用的關鍵元件集成在緊湊的IC式外形尺寸中。在Power by Linear嚴格的測試和高可靠性流程的支持下
，我們的µModule產品係列簡化了電源管理和功率轉換的設計和布局。此產品係列涵蓋了廣泛的應用，包括負載點穩壓器

、電池充電器、DPSM產品（PMBus數字管理電源）、隔離式轉換器和LED發光二極管驅動器。作為高集成度解決方案且每個器件都提供PCB Gerber文件
，這些µModule功率調節器可在滿足時間和空間限製的同時提供高效率和高可靠性。此外，我們許多較新的產品還可實現符合EN 55022 B類標準的低EMI解決方案。這讓係統設計人員能夠確信終端係統將滿足嚴格的噪聲性能判據
，從而符合最終係統必須滿足的許多抗噪行業標準。

 

再(zai)者(zhe)，隨(sui)著(zhe)設(she)計(ji)資(zi)源(yuan)因(yin)為(wei)係(xi)統(tong)複(fu)雜(za)性(xing)的(de)提(ti)高(gao)和(he)設(she)計(ji)周(zhou)期(qi)的(de)縮(suo)短(duan)而(er)變(bian)得(de)緊(jin)張(zhang)
，關(guan)注(zhu)重(zhong)點(dian)落(luo)在(zai)了(le)係(xi)統(tong)關(guan)鍵(jian)知(zhi)識(shi)產(chan)權(quan)的(de)開(kai)發(fa)上(shang)。這(zhe)常(chang)常(chang)意(yi)味(wei)著(zhe)電(dian)源(yuan)被(bei)放(fang)到(dao)一(yi)邊(bian)，直(zhi)到(dao)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)的(de)後(hou)期(qi)才(cai)被(bei)顧(gu)及(ji)。由(you)於(yu)時(shi)間(jian)很(hen)短(duan)，而(er)且(qie)專(zhuan)業(ye)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)資(zi)源(yuan)可(ke)能(neng)有(you)限(xian)
，因(yin)此(ci)迫(po)切(qie)需(xu)要(yao)開(kai)發(fa)出(chu)尺(chi)寸(cun)盡(jin)可(ke)能(neng)小(xiao)的(de)高(gao)效(xiao)率(lv)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，同(tong)時(shi)要(yao)對(dui)PCB的反麵加以運用
，使空間利用率最大化。

 

這是µModule穩壓器可以提供理想解決方案的關鍵領域。此概念內部複雜，但外部簡單——既有開關穩壓器的效率，又有線性穩壓器的易設計性。認真負責的設計
、PCB布bu局ju和he元yuan件jian選xuan擇ze對dui於yu開kai關guan穩wen壓ya器qi設she計ji非fei常chang重zhong要yao，很hen多duo經jing驗yan豐feng富fu的de設she計ji人ren員yuan在zai職zhi業ye生sheng涯ya的de早zao期qi聞wen到dao了le電dian路lu板ban燃ran燒shao的de獨du特te香xiang味wei。當dang時shi間jian短duan或huo電dian源yuan設she計ji經jing驗yan不bu足zu時shi，現xian成cheng的deµModule穩壓器既可節省時間和空間，又可降低項目風險。

 

超薄µModule解決方案的一個最新範例是LTM4622。這是一個雙2.5 A或兩相單5 A輸出降壓型功率調節器，采用6.25 mm × 6.25 mm × 1.8 mm超薄LGA封裝。其超薄高度接近1206外殼尺寸的焊接電容高度，允許安裝在電路板的頂部。超薄外形使它能夠滿足苛刻的高度限製
，例如PCIe和嵌入式計算係統中的先進夾層卡所要求的高度限製，如圖1所示。

 

圖1.LTM4622A可安裝在PCB的底部。

 

此外
，我們最近還推出了LTM4622A。作為LTM4622的變體
，此A版本具有1.5 V至12 V的較高輸出電壓，代替0.6 V至5.5 V的非A版本。這樣
，如果終端係統需要，係統設計人員可以在較高端具有更寬的輸出電壓範圍。在任一情況下，輸入電壓範圍均為3.6 V至20 V。通過Power by Linear的µModule DC/DC穩壓器，也可輕鬆提供高功率和DPSM功能。由於許多µModule穩壓器可以在高負載電流下並聯並提供精確電流匹配（在各自1%的標稱範圍內），它們可以減少出現熱點的可能性。此外
，隻有一個µModule穩壓器需要包含DPSM功能，因為即使其餘並聯µModule器件沒有內置DPSM功能，它也可提供完整數字接口。

 

圖2.將一個LTM4677 DPSM µModule器件和三個LTM4650 µModule穩壓器相結合可在1 V下從額定

 

12 V輸入提供186 A。

 

借助DPSM器件
，係統設計人員可以執行許多不同的任務，包括：



● 通過數字通信總線配置電壓
，定義複雜的開/關時序布置，定義故障條件（如過壓和欠壓限值），設置重要的電源參數（如開關頻率、電流限值等）。



● 在同一通信總線上，可以回讀重要的工作參數
，如輸入電壓和輸出電壓、輸入和輸出電流
、輸入和輸出功率、內部和外部溫度，以及在某些產品中測量所消耗的能源。



● 個人可以實現對設計的精確閉環裕量測試
，並將電源電壓調整到非常精確的水平。



● 這zhe些xie器qi件jian設she計ji為wei自zi主zhu式shi器qi件jian。一yi旦dan將jiang它ta們men配pei置zhi好hao並bing應ying用yong輸shu入ru功gong率lv，它ta們men就jiu會hui對dui電dian源yuan進jin行xing定ding序xu，在zai負fu載zai點dian調tiao節jie非fei常chang精jing確que的de電dian壓ya，在zai實shi施shi用yong戶hu可ke配pei置zhi的de故gu障zhang管guan理li方fang案an的de同tong時shi持chi續xu監jian控kong電dian壓ya和he電dian流liu，並bing裝zhuang備bei非fei易yi失shi性xing故gu障zhang記ji錄lu器qi，在zai檢jian測ce到dao故gu障zhang時shi存cun儲chu有you關guan電dian源yuan係xi統tong的de信xin息xi。



● DPSM器件可以級聯，以構建相幹的大型電源係統。這是通過以有線速度運行的芯片間協調總線來實現的。



● 它們包括用於器件配置和故障記錄功能的內部NVM。

 

● 這些器件包含I2C/PMBus通信端口，並使用行業標準PMBus命令集控製並管理電源係統。

 

● 這些PSM器件都受到通用LTpowerPlay® GUI的支持。LTpowerPlay是工程級GUI，在開發時考慮了電源係統的設計和調試
，以及遠程客戶支持。

 

圖2相應地顯示了180 A加DPSM PoL解決方案的一個LTM4677（36 A DPSM µModule穩壓器）和三個LTM4650（50 A µModule穩壓器）並聯的應用原理圖。

 

結論

 

若在當今通信設備中采用DPSM功能和超薄外形功率轉換器件
，電源設計人員便可通過簡單而強大的方式將高功率輸出傳送到低至0.5 V的核心電壓，且溫度範圍內的最大直流輸出誤差為±0.5%
，可滿足最新亞20 nm ASIC、GPU和FPGA等IC的需求。如果存在外形尺寸約束，則可以利用超薄外形的μModule穩壓器（例如LTM4622A），其安裝在電路板上後外形尺寸小於2 mm，讓原本閑置的底部電路板空間派上用場。這不僅節省了寶貴的PCB麵積，而且還因整體運行效率的提高減少了所需的冷卻量。

 

最後，在通信設備中使用µModule穩wen壓ya器qi是shi很hen有you意yi義yi的de
，因yin為wei它ta能neng顯xian著zhu縮suo短duan調tiao試shi時shi間jian並bing提ti高gao電dian路lu板ban麵mian積ji利li用yong率lv。由you此ci將jiang能neng降jiang低di基ji礎chu設she施shi成cheng本ben，以yi及ji係xi統tong生sheng命ming周zhou期qi的de總zong擁yong有you成cheng本ben。這zhe對dui於yu設she計ji和he製zhi造zao這zhe種zhong設she備bei的de公gong司si以yi及ji在zai數shu據ju中zhong心xin安an裝zhuang並bing使shi用yong這zhe種zhong設she備bei的de公gong司si來lai說shuo都dou是shi雙shuang贏ying的de。

 

作者簡介

 

Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear產品部門的產品營銷總監。他負責電源轉換和管理產品從上市到停產的所有事務。加入ADI之前
，Tony在Linear Technology（現為ADI公司一部分）
、Siliconix Inc.、Semtech Corp.
、Fairchild Semiconductors和Intel擔任過營銷、銷售和運營方麵的不同職位。他畢業於英格蘭曼徹斯特大學，獲得應用數學（榮譽）學士學位。聯係方式：anthony.armstrong@analog.com。

 

 

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