选择数字电源集成电路（IC）的秘诀

数字负载点 (POL) 系统控制器

这些器件中具有代表性的是UCD92xx系列数字POL控制器。它们为POL设计人员提供极高程度的可配置性。借助于可轻松获得的极高灵活性，系统设计人员能够快速配置POL的输出和相位，以满足他们的特定设计需要。高级POL能够控制多达4个输出电源轨，和最多8个相位。电源子系统控制环路的数字控制可确保对输入电压和负载电流变化的快速响应。在需要时，UCD92xx系列可被配置为提供非线性响应。电源子系统中的低延迟可以对系统的总体性能产生正面影响，并且有可能通过免除对特定储能电容器等额外单独功率组件的需要来降低成本、减少组件数量。UCD92xx器件的数字电源管理功能可以在具有很多电源轨的复杂高电流多相位应用中集成更多的精密排序过程。设计人员可以为系统中的不同电源轨周密地指定并轻松部署最有效地加电和断电序列。

开发工具

通过一款具有直观Fusion Digital Power Designer的综合电源工具系列、领先用户界面和业内电源工具的实际标准，TI的POL控制器能够提供快速原型机设计和实验。借助Fusion，设计人员能够监视电源性能，并在运行中重新配置参数，以快速找到最有效的实现方式。

应用

UCD92xx控制器特别适合于那些需要进行大量电源轨稳压和多相位调节的系统。高速企业网络互连系统、电信和无线基站开关，以及高数据吞吐量测试以及诸如自动测试设备 (ATE) 的测量系统等会有此类系统。通常情况下，这些类型的系统特有现场可编程门阵列 (FPGA)、特定用途集成电路 (ASIC) 或其它需要大量电源轨的复杂逻辑器件。

用例分析

某些复杂的企业网络互连系统和高数据吞吐量电信开关最多可支持300个电源轨，每个电源轨均需要通过电源控制环路的非线性、低延迟响应来实现严密稳压。UCD92xx控制器监视电源运行并对异常情况作出快速反应，以保持高系统性能。

具有数字接口的模拟电源稳压器

某些电源设计无需高度的可编程性或配置性，所以模拟电源管理器件可以满足电力转换的要求。然而，通常会有利用诸如系统电源管理等数字电源的某些功能的需求。集成PMBus接口可以满足这一需求。这将有助于减少组件数量和降低物料清单 (BOM) 成本。对于此类工程师，具有数字接口的模拟电源稳压器提供了熟悉的解决方案并确保了快速的设计周期。具有数字接口的模拟电源稳压器可以作为数字电源设计的第一步。设计人员可以保留之前采用的模拟电源架构，而同时又充分利用数字电源管理所具有的某些优势。TI的SWIFTTM TPS转换器是业内一款独一无二的产品。支持高达30A的高转换器功能，它们是唯一具有数字PMBus接口和集成模拟金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的转换器。通过将数字和模拟电路组合在一起，SWIFT器件能够提供针对外部功率级的大量保护特性。这些产品的不同分类在提供额外可配置电源管理功能的同时，满足了特定的电力转换要求。例如，此类集成可实现过压、欠压和过流保护。此外，还集成了诸如温度软故障的电源管理功能，此功能在温度超过特定限值时，相应地缩小电流值，而不是完全关闭功率级。片上资源使得设计人员能够针对抗扰度和瞬态响应来对他们的拓扑进行微调。

SWIFT转换器上所包含的PMBus接口使得系统能够密切监视关键输出参数，其中包括电压和电流，并对这些参数的变换作出快速响应。此外，可通过PMBus接口来连接可选外部温度感测功能。

开发工具

TI的Fusion Digital Power Designer工具为SWIFT转换器提供直观的编程界面，而WEBENCH? 工具使得开发人员在一个工具内仿真和修改他们的设计工具。EVM和开发板的主机与Fusion和WEBENCH工具协同工作，以加快原型机设计和实验过程，从而极大地减少总体开发时间。

应用

SWIFT器件的高性能模拟电力转换和数字电源管理功能非常适合于通信和网络互连、个人和企业计算、工业自动化和过程控制、以及固态存储系统等广泛应用。

用例分析

由于它们的高集成度和高性能、低Rds(on)、NexFET技术、PowerStackTM单接地垫封装、小封装尺寸、高开关频率、以及扩展温度范围内的严密负载稳压，PMBus SWIFT DC/DC转换器已经被广泛部署在有线和无线通信设备中，诸如基站基带设备、远程射频装置微基站、10Gb/40Gb以太网开关，以及功率密度和热性能为优先设计考虑因素的企业存储系统。还包括一些全新应用，如高端可编程逻辑控制器和软件定义无线电等工业和太空/国防应用。

数字电源排序器

数字电源排序器具有可编程性和高集成度，因此是适用复杂多轨系统的简单、成本有效解决方案。在这些多轨系统中，大量电源轨的排序和监视较难实现。而借助针对PMBus、I2C或SMBus的集成ADC和数字通信接口，数字电源排序器可以简化硬件架构，从而为经优化的电源排序器提供一个行业标准接口，PMBus。因此，减小了系统尺寸也降低了成本。

能够监视和排序最多24条电源轨的TI UCD9xxx数字排序器是业内功能最强大的此类器件。它们包含大量的功率级保护特性，其中包括过压、欠压和过流保护。当内部温度传感器感测到功率级的温度过高时，UCD9xxx排序器能够相应地降低电流值，而不是完全关闭转换器。此外，备用的通道可被设定为控制系统外设，比如说通过PWM进行控制的风扇。

图3. 高性能企业开关PMBus电源解决方案

开发工具

Fusion Digital Power Designer为开发人员提供一个直观配置界面，通过这个界面，可以快速部署UCD9xxx器件的很多资源。此外，图3中显示的EVM和开发板类器件有助于设计人员在项目设计的最初阶段加快原型机设计和实验过程。

应用

数字排序器在需要多个电压轨的应用中找到用武之地。常见应用包括电信和网络互连设备、工业通信和工厂自动化系统、诸如ATE的测试与测量系统、服务器和其它存储系统。

数字热插拔控制器

数字资源已经将智能电源管理功能提升到更高的水平。其中一个示例就是热插拔控制器在高性能系统中所发挥的作用。热插拔控制器已经成为在电源中移除和插入电路时，管理电源的主要模拟电路。与上文中描述的模拟POL器件相似的是，器件中已经添加了数字接口，以准确监视，并且实时报告电压、电流、功率、电能和温度等特定的系统级运行条件。这使得数字热插拔控制器在保护系统不受硬件故障影响方面发挥应有的作用，这些硬件故障包括那些有可能会导致系统损坏的短路或其它情况。通过监视并报告系统电源性能指标，热插拔控制器支持电力的高效使用，以及智能电源管理系统配置。TI数字热插拔控制器针对电流测量进行了微调，通常情况下可实现优于2%的精确额定值。它们包括一个支持PMBus、I2C或其它接口的数字通信接口。基于热插拔控制器提供的电源监视信息，主机系统中的集中式电源管理控制器能够均衡电力负载，减小或增加处理元件的电力供应，以节省电能，更好地管理系统效率，并且预测有可能出现的故障，以实现更高的可靠性。

特定TI数字热插拔控制器与Intel Node Manager兼容，产品编号后缀中的“i”表示具有此项功能的器件。因此，这些热插拔控制器能够将它们的电能监视信息提供给Intel Node Manager，这些信息可被用来优化总体系统运行，以及多个刀片服务器上的能耗和机架级性能。

开发工具

在高功率、高性能系统要求与高功效之间的均衡是那些在设计中执行数字热插拔控制器的设计人员需要面对的一组复杂的设计难题。幸运的是，诸如热插拔设计计算器 (Hot Swap Design Calculator) 的TI工具能够自动计算并比较很多变量，不论是在创建全新设计，还是对性能糟糕的设计进行排错时，都必须将这些变量考虑在内。TI的电源接口 (PI) 指令器工具提供一个直观的GUI界面。通过这一界面，设计人员能够观察TI数字热插拔控制器所采集的能量监视信息。此外，PI指令器能够发现故障，并可以作为热插拔控制器软件的测试平台。

应用

TI数字热插拔控制器的主要应用通常为能效和功耗为主要考虑因素、以及那些需要热插拔管理的应用。数据中心和企业服务器系统;视频通信系统;和电信系统，其中包括无线基站、基带设备、塔式远程射频装置，以及其它数字热插拔控制器被广泛采用的领域。

用例分析

在高端数据中心或企业服务器系统中，数字热插拔控制器是整个设施内能源管理与运行控制间的主要连接器件。如果打算保持设施的能源收支平衡，海量服务器群集中每个刀片服务器的功耗信息必不可少的。此外，为了尽可能地延长正常运行时间，未来对故障识别或潜在故障位置预测的要求会增多。使用这些信息意味着最终结果的不同：让客户感到满意，而免于意外故障导致的整个机架内的服务器瘫痪。