數(shù)字方案幫助工程師成功
雖然數(shù)字控制可能對有些設(shè)計工程師來說是新鮮的，而且好得難以令人置信，實際情況其實很不一樣，正如Intersil的ZL880x系列DC/DC步降控制器所證明的，該系列是創(chuàng)新的第4代混合信號電源轉(zhuǎn)換電源管理IC系列。圖3顯示的是ZL8802雙通道雙相控制器，它集成了一個用于廣泛電源應(yīng)用的高性能步降轉(zhuǎn)換器。它消除了為保證穩(wěn)定性而進行回路補償?shù)男枰?，同時不會影響系統(tǒng)帶寬。
圖3. ZL8802框圖顯示了其內(nèi)部復(fù)雜度，其中大部分對設(shè)計工程師是透明的
因此，ZL880x系列控制器已被多個廠商的已發(fā)布OEM電源所采用，包括CUI的NDM3Z系列數(shù)字DC/DC POL模塊。它們是高性能器件，旨在滿足要求最嚴(yán)苛的中間總線電源系統(tǒng)的需求。
CUI高級副總裁Mark Adams表示：“我們?yōu)槲覀兊腘DM3ZS-60數(shù)字POL模塊選擇了ZL8800控制器，因為我們覺得它提供了市場上最先進的功能集。只是將一個電壓轉(zhuǎn)換為另一個電壓對我們的客戶不再適用?，F(xiàn)在的需求是在任何時間和所有條件下都能進行完美的電壓轉(zhuǎn)換。數(shù)字IC技術(shù)幫我們實現(xiàn)了這個目標(biāo)。”
該IC內(nèi)部的自適應(yīng)算法可自動改變工作狀態(tài)，以提高效率和整體性能，無需用戶的干預(yù)。該器件的全數(shù)字回路可實現(xiàn)整個電源轉(zhuǎn)換過程的精準(zhǔn)控制，無需借助于軟件，從而使其成為非常靈活和易于使用的器件?？刂扑惴ㄓ糜陧憫?yīng)單個PWM開關(guān)周期內(nèi)的輸出電流變化，從而以小于傳統(tǒng)PWM控制器的輸出容值實現(xiàn)更小的總輸出電壓變化。
該器件有助于設(shè)計工程師通過PMBus接口完全控制和監(jiān)測每個電源軌，以最大限度提高可靠性。其專有的單線式DDC（數(shù)字DC）串行總線允許多個ZL880x器件與其他Intersil數(shù)字電源IC通信，以實現(xiàn)IC間的相電流平衡、時序控制和故障擴散，從而消除了需要使用外圍分立元件的附加復(fù)雜電源管理器設(shè)計。
ZL8802包括電路保護功能，可持續(xù)地防止器件和負(fù)載由于意外系統(tǒng)故障而損壞。它能持續(xù)監(jiān)測輸入電壓和電流、輸出電壓和電流，包括逐周期輸出過流保護、內(nèi)部溫度及兩個外圍熱二極管的溫度。監(jiān)測參數(shù)還能進行預(yù)配置，以提供針對具體條件的警報。
數(shù)字調(diào)制技術(shù)
ZL8802的關(guān)鍵要素是專有數(shù)字調(diào)制技術(shù)的集成。先進的數(shù)字控制器需要滿足三個關(guān)鍵要求：應(yīng)當(dāng)支持足夠高的帶寬；理想條件下應(yīng)當(dāng)無需補償；應(yīng)當(dāng)支持固定頻率開關(guān)操作。ZL8802的數(shù)字電壓模式控制能夠使用其具有專利的ChargeMode控制技術(shù)實現(xiàn)高帶寬。
傳統(tǒng)上，電壓或電流模式滯環(huán)控制器已經(jīng)提供了最佳回路響應(yīng)，但伴隨著以可變頻率進行開關(guān)操作的缺點。使用數(shù)字電源控制器的最新電信設(shè)備要求固定的工作頻率，從而實現(xiàn)對最終用戶應(yīng)用中的噪聲頻譜的嚴(yán)格控制。ZL8802利用其獨特的數(shù)字調(diào)制器和補償技術(shù)來實現(xiàn)所有這些目標(biāo)。
其數(shù)字調(diào)制技術(shù)允許控制器對單個PWM開關(guān)周期中的電壓變化做出反應(yīng)。ZL8802在一個開關(guān)周期內(nèi)可以多次進行誤差采樣并計算調(diào)制信號，這可顯著減少群延遲并因此支持非常高帶寬的操作。
厲害的是，ZL8802無需知道實際輸出電容值。相反，它依靠數(shù)字算法來進行正確的調(diào)整，以及確保穩(wěn)定性。這樣做的結(jié)果是減小了支持具體應(yīng)用所需的容值，同時提供了一種無補償設(shè)計?？刂破鞯捻憫?yīng)確保任何瞬態(tài)條件均可得到滿足，同時保持穩(wěn)定性并將振鈴或過沖最小化。這種方案的系統(tǒng)級好處是不再限制設(shè)計工程師對電源元件的選擇。同時，該控制器還消除了元件老化或環(huán)境變化的影響，因為數(shù)字回路可對變化進行持續(xù)監(jiān)測和負(fù)責(zé)。
配置、驗證和監(jiān)測
全數(shù)字式閉環(huán)控制方案的另一個好處是它與易于使用和強大的圖形用戶界面（GUI）相兼容。
PowerNavigator軟件可以使用帶有USB接口的PC就能對多個器件進行配置、驗證和監(jiān)測。這使得易于使用簡單的GUI來變更數(shù)字電源設(shè)計的所有特性和功能。使用這一工具，工程師能夠設(shè)置電源架構(gòu)，定義電壓軌以及均流操作，建立基于事件或基于時間的時序控制，監(jiān)測硬件和故障，以及保存項目和配置文件。