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德州仪器在电源管理表露大将风范

时间:2006-10-08 00:00来源:compotechasia.com 作者:admin 点击:
有了在电源供应控制和接口等领域享有盛名的Unitrode、以线性整流器和电源开关闻名的Burr Brown,以及擅长DC/DC电源模块的Power Trends等3员猛将的投效帐下,原本即在工艺技术、制造能力、销售工程和多重产品领先群伦的TI(德州仪器),也一举跻身“电源管理”大腕供应商。TI支持各种电源设计要求的产品系列,包括2,500多种芯片和11,000多种可订购部件(平均每年推出150多种芯片与600多逾种可订购部件),从LDO到电源模块皆在覆盖范围内。

曾拥有长达6年电源开发、5年电源技术支持经验,现负责手机市场高性能模拟器件推广与销售工作的TI模拟HPA资深技术销售工程师李志林表示,由于持续升高的节能成本推动更高效电源的推广,以及3G基站等数字复杂性推动新架构的发展,致使“电源密度”不断攀升,且不同市场领域需要独特的解决方案,以实现管理更多电压,并在更小空间内提供更大电源的终极目标。为此,TI再度隆重推出双通道/双相移相扩容式TPS40K降压控制器,以及无需编程的可配置数字PWM控制器──UCD9111,作为今年下半年主打产品。
  
移相扩容式控制器最大化
电源密度及节能性能


TPS40K降压控制器是针对双通道输出与多相应用的单芯片,可降低纹波电流与输入/输出电容器的要求,是大电流数据中心、服务器、电源模块、网络和电信设备的极佳选择。李志林特别揭示其“双相”的精要涵义:双相指的是其能以“交错式”工作的特性,它的两个VDD只有一个会工作,能自动完成相位平衡,如此才能有效降低输入与输出电容的“纹波电流”;最多可将8片芯片一起并联工作,加上每个芯片又有“两相”特性,如此便可移相至16个相位。
该款产品还拥有高速工作下的广泛转换范围和高精度负载稳压:在1MHz下可将输出电压从15V转换至0.7V的参考电压基准,输入电压范围为2V~40V。其片上内置“差动负载感应放大器”,精度可达±0.5%;利用“预偏置”方式保持芯片电压,并可抑制共模干扰,提高控制精度。李志林以家族中的TPS40140移相扩容式配置的同步脉宽调制(PWM)控制器为例,能在4.5V~15V的电源电压下高性能工作,设计人员能实施相关拓扑,使基于多相/单相输出拓扑的多输出轨都能实现同步化,同时借相位平衡最小化输入/输出纹波,以提高电源密度与灵活性,并保持统一的电磁干扰(EMI)频谱。

高性能数据中心与3G基站应用的电源设计人员面临着挑战性很高的要求:既要提高电源密度与可扩展性,又要实现高效率工作,而这款全新移相扩容式控制器即为客户提供了一种方便易用的模块化技术。TPS40140显著提高了负载处理能力,并简化了系统设计,且该系统的功率效率也高于当前;归功于前述高精度差动负载感应放大器的支持,该器件可实现出色的线性调整率与0.1%的负载调整率。此外,其DCR检测功能,一扫传统外加独立侦测电路器件的困难,并可解决易生串扰的问题。TPS40140既可作为生成双输出的独立器件工作,也可作为双通道多相控制器工作,设计人员可将多个器件“并联”在一起,以实现高密度电源,从而生成高达320A的输出电流,且支持多达16个相位。
TPS40140提供当前电源所需的全部监控特性,其中包括预偏置启动功能、可编程欠压锁定、无损直流阻抗或电阻电流感应、独立电源状态良好指示器、独立软启动控制、同步输入、可编程过流保护与热关断等。TPS40140控制器还支持3种通用排序方案,包括:顺序排序、比例排序和同时排序。此外,搭配TI新型TMS320TCI6482等1GHz数字信号处理器(DSP)驱动3G基站,TPS40140显著提高了节能性能,实现了低噪声与低功耗;就数据中心服务器而言,该控制器能够帮助计人员更轻松地开发高效工作的完整多相电源系统。该器件可将数据中心与电信设备中的电源转变成为完全可扩展的移相扩容式电源系统,从而实现了更高的负载处理能力以及效率的最大化。

TPS40140控制器采用6mm×6mm的36引脚QFN封装,1,000片时的建议零销单价为3.30美元,现已量产。TI还将于今年第四季在全新专业工具系列中提供TPS40140的软件开发工具。如欲获得评估板、应用手册、参考设计以及TI电源管理选择指南,请访问:www.ti.com/tps40140-pr。
  
数字电源=
控制+模拟+驱动


数字电源由于具有支持串行总线通信、电源的远程监控和排序、软件升级、老化参数补偿和相位自动改变等常规以外的革命性特点,因而在电源管理应用引起诸多讨论。然而,各界对Digital Power的定义也不尽相同;那TI的思考逻辑又是如何?李志林用了一条简单的方程式来概括其Digital Power全线产品:数字电源=控制(UCD9000系列)+模拟(UCD8000系列)+驱动(UCD7000系列),针对数控或电源子系统提供从AC/DC到负载点(POL)系统的一系列解决方案,让设计人员能通过专门设计的软件可编程器件,在可视开发环境下根据个别应用需求进行配置,尽可能节省系统成本:

● AC/DC:面向服务器、整流器与逆变器(PFC至DC输出)的可编程控制器和优化驱动器解决方案,带一次与二次侧控制的单或双通道处理器实施;
● POL:单路到多路输出DC/DC转换器,可管理与控制多电压轨,包括排序、容限以及相位管理等功能;
● 支持PMBus协议:可动态配置、监控与管理。
李志林指出数字电源系统具有以下优势:1.高集成度:高灵活性/可配置性,以及多轨/系统管理与控制;2.动态重新配置:交错式、多相管理,以及实时的优化的控制算法;3.故障管理:校正机制;4.效率优化:比模拟方式更适用于功率因数校正(PFC)等需要电压、电流参加闭环的应用;5.提高瞬态响应:非线性控制。他并表示,计算机/数据业务(服务器、存储、UPS)、通信(整流器、3G基站、路由器)、工业/测量与测试(半导体测试设备、照明、医疗设备/系统),和替代能源,都是促进数字电源发展的主要动力。

“在器件成本与传统解决方案持平下,提供同模拟一样出色的闭环性能,为电源设计人员量身定做的工具与应用支持,加速产品上市进程并增强功能,从而为最终用户创造卓越价值,是数字电源市场的成功基础”,李志林说。“平台一旦建立,要拓展不同的电压产品也就快得多”,他补充道。

在驱动方面,UCD7230为面向UCD9K或F28x控制器的数控电源应用而开发的数字电源驱动器,电压范围介于4.5V~15.5V,具有热管理、功率级可靠性/安全性、高效率、低补偿差动电流感应放大器和3.3 V、10 mA 内部稳压器等特性,一旦有过电流现象,可将之反馈至控制器,把输出电流拉回控制端;如此可显著减少外部器件的数量。然这并非易事,因为须克服隔离等问题。

在控制方面,适用于采用排序技术的负载点的UCD9080控制器,支持高达8相位电流多种可配置排序选项,以进行欠压与过压阀值监控,包括关断响应;当频率超过20 kHz时,即会对全部轨输入实施连续监控。它并可通过I2C接口提供出错记录与状态监控,将之存储至闪存,以方便关键供电故障的现场调试。
UCD9111,是TI最新推出的负载点数字电源控制器。它是单相具有175ps精度、3.3V单电源工作的PWM控制器,电源电流功耗的峰值为7 mA,支持30 kHz~2 MHz的开关频率,能够在两个可配置数字滤波器间实施动态切换;通过Windows图形用户界面(GUI),可实现电源配置与监控,可配置模拟监控、管理、以及软启动/关断支持约80条PMBus指令。片上并集成“掉电检测”、高性能振荡器和代码安全保护功能;采32引脚5mm×5mm QFN封装,扩展温度范围为-40℃~+125℃。
  
结语

TI在全球有15家电源设计中心,已布署完整的电源管理解决方案。针对“便携式”的电池管理、低压降稳压器、DC/DC开关稳压器、LED驱动器、电源监控器和LCD偏置电源等拥有杰出表现;而在面向“线路供电系统”的AC/DC转换、隔离式DC/DC、功率因子校正、负载点DC/DC、插入式电源模块、热插拔/以太网供电、功率分配、FET栅极驱动和数字电源等方面,亦显强项所在。
总结其优势在于:1.开发多种模块化设计以提供速度更快、更可靠的产品;2.为设计人员提供出色的仿真工具;3.以领先工艺技术实现卓越性能,所有工艺步骤都严格达标,最后阶段要通过两次达标检验;4.拥有多种工艺可支持不同产品需求(高电压、低功耗、小型化);5.内外部制造资源能够灵活地满足产量需求,从而快速提高产量,支持最大产能。各生产厂的合格元器件也是满足供应链需求的最佳保证。此外,TI还拥有遍布全球的销售工程师团队,包括具有广泛知识的电源技术现场工程师(AFA)和驻厂应用工程师(FAE);并通过持续培训确保客户获得最新技术支持,包括:研讨会、网络广播、相关资料以及设计手册、选择指南、Web搜索工具、应用手册、产品说明书等。(责任编辑:admin)
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