通过调节稳压器优化DSP功率预算

1431 稳压器控制器

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 作者：timothy Hegarty 德州仪器系统级节电与功率预算优化是许多应用的关键。例如，数据中心运营商努力控制能耗，便携式设备设计人员力图降低流耗实现更长的电池使用寿命，而通信系统则需要降低工作温度提高稳定性。电源设计主要规范的当前着眼点是：1）在整个负载电流范围内最大限度提高效率；和 2) 根据负载需要自适应缩放输出电压。使用电压识别 (VID) 调节输出电压是满足这些需求的方法之一。当然，在英特尔和 AMD 提供的众所周知的自适应电压缩放 (AVS) 规范基础上，VID 可编程性已经在微处理器应用的 DC/DC 内核电压稳压器中得到了广泛使用。然而，这些 VID 控制器建立在多相位降压拓扑基础之上，在特性上专门围绕超大电流需求进行了定制。 DSP、FPGA 以及 ASIC 现在具有类似的功能，可根据器件活动、电源及时钟域配置、工作模式以及工作温度，实现最大限度的功耗降低。虽然支持 VID[1] 的数字化脉宽调制器 (PWM) 控制器解决方案可用来满足这一需求，但确实也需要对无处不在地模拟控制负载点 (POL) 稳压器进行输出电压数字化调节。在调节过程中，可轻松调整模拟电源实施（或许已经完成设计或已经通过测试台测试），满足其它方案无法实现的系统级功率预算与成本目标要求。数字输出电压调节鉴于上述设计目标中的优势利益，TI 现在提供一款 VID 编程器[2]作为专用标准产品 (ATSP)。图1 是用于补充模拟型 POL DC/DC 解决方案的 LM10011，其包含高精度数字可编程电流数模转换器 (IDAC)，支持模式可选 4 位及 6 位 VID 接口。IDAC_OUT 引脚的精确 DC 电流与 4 位或 6 位数字输入字成比例，可输入到输出稳压环路的反馈 (FB) 节点。随着输入字的累加，IDAC_OUT 电流可降低，从而可根据稳压器反馈电阻器调高输出电压设置点。FB 节点一般由模拟控制环路的误差放大器保持在恒定电压下。图1：常规POL 稳压器与电流 DAC 配对，构成6 位数字VID 接口该实施过程中最为重要的是 VID 解决方案与模拟 POL 稳压器设计方案的兼容性。POL 可有效部署为 DSP 的从设备。根据设计，该 IDAC 解决方案可帮助 DSP 及其它数字负载实现其全面的节电性能，降低功耗，例如在通信基础设施应用中。实际上，该款 VID 解决方案主要用于与任何 POL 稳压器一起工作，调节 KeyStone™ 多核 DSP [3] 等支持 VID 功能的处理器的内核电压 (VCORE)。 DSP 内核电源图 2 是同步降压 POL 稳压器提供的、具有内核电压 CVDD 的多核 DSP 原理图。电源级包括 15A 电压模式稳压器、560nH 电感器以及陶瓷输入输出滤波器电容器[2]。来自 DSP 的 6 位 VID 命令有助于根据 DSP 性能要求的不断变化调节输出电压 VOUT。图2：使用可调节性受VID 控制的同步降压稳压器为支持内核电压轨的多核DSP/SoC 平台供电根据图2 所示的系统实施方案，具体控制方案针对 6 位 VID 使用了 4 线 (VCNTL) 接口，从而可在 VID 工作中实现更高的分辨率或精细粒度。IDAC_OUT 电流具有 59.2µA 的最大满量程范围 (VID[5:0] = 000000b = code 0)。在 6 位模式下，这可提供分辨率为 940nA 的 64 种设置以及优于 1% 的误差精度。输出电压由 DSP 判定为电压介于 0.7V 至 1.103V 之间的电平。这相当于 VOUT 调节分辨率为 403mV/63 或 6.4mV。压摆限制可防止输出发生突变。而 VID 的抗尖峰脉冲滤波器则可提供噪声抗扰度（实际上是在 VID 线路的转换与 IDAC_OUT 电流的后续变化之间添加一个小小的延迟）。在接收到 VID 命令之前的启动过程中，IDAC_OUT 电流可根据 RSET 值，假设为 16 个分立电平之一。这允许 DSP 的内核电压在各种电平下上电，实现更高的系统灵活性与可靠性。但值得注意的是具体的 DSP 可能无法支持所有的电压或范围。例如对 KeyStone I DSP 而言，预期工作范围在代码 31 和 50 之间（0.905V 至 1.020V）[4]。图2 中 LM10011 的电源电压来自输入总线。另一种选项是使用 PWM 控制器提供的、或系统中其它地方（如果有）提供的额定 3.3V 或 5V 偏置电压轨。无需在 DSP 和电流 DAC 之间使用电平转换器或胶合逻辑。图 3 是有关 VID 接口及相关定时细节更加详细的说明。VCNTL[2:0] 可为每个 VID 代码承载两位数据。处于低或高电平的 VID 分别可用来选择较低及较高的数位，而处于高电平的 VIDS 也可锁存 VID 命令，从而可使用 40µs 时间常数初始化 IDAC_OUT 的电流变化。因此每次电压调整都要求从 DSP 到控制器的两次对头拼接的访问。第一次访问写入较低的三位，第二次访问写入较高的三位。图3：6 位模式VID 通信定时图使用 VID GUI 软件[5]可记录启动时输出电压波形和跟随高、低 VID 转换的瞬态响应，如图 4 所示。输入电压为 5.3V。和预想的一样，输出电压转换发生在 VIDS 信号的上升沿。图4：a) 单调启动到预设值；b) 跟随VID 转换31 dec-50dec-31dec 的输出电压。总结本文中我们简单浅显地探讨了与 DSP 功率预算优化有关的种种挑战，介绍了一种通过 VID 接口来使用低成本模拟 POL 控制器的简单方法。文中包括主要的设计注意事项与电路实施。这种方法复杂性低，简单易用，适用于功率及 BOM 优化的应用，可充分满足其随时存在的上市时间及成本限制需求。简单、准确和低成本是重要的设计指标。参考资料了解有关 LM92x 数字电源控制器的更多详情； LM10011 VID 编程器；观看本视频，深入了解第一个 VID 编程器；进一步了解支持 SmartReflex 的 KeyStone 多核 DSP SoC；下载 KeyStone I 器件的硬件设计指南；下载 LM10011 GUI 设计工具软件。 0
2018-9-20 15:13:03　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × elecfans电答该类别下有 503 个回答，其中被选为最佳答案 1 次。邀请回答辰达行电子该类别下有 112 个回答。邀请回答叫我赵大只该类别下有 30 个回答。邀请回答 xiaoxue11 该类别下有 28 个回答。邀请回答 leetow2006 该类别下有 25 个回答。邀请回答杰然不同该类别下有 20 个回答。邀请回答西西该类别下有 20 个回答。邀请回答 zhtyr 该类别下有 17 个回答。邀请回答 xichi2015 该类别下有 17 个回答。邀请回答 YHZY 该类别下有 13 个回答。邀请回答曾庆发该类别下有 11 个回答。邀请回答 bigcap1234 该类别下有 10 个回答。邀请回答小程321 该类别下有 10 个回答。邀请回答 shaorc 该类别下有 10 个回答。邀请回答 Music 该类别下有 9 个回答。邀请回答两只耳朵怪该类别下有 9 个回答。邀请回答孙敬啊该类别下有 9 个回答。邀请回答卍依靠佛号走天涯卍该类别下有 8 个回答。邀请回答去玩儿该类别下有 8 个回答。邀请回答 xudajiang1988 该类别下有 8 个回答。邀请回答举报林立相关推荐 • 如何优化DSP功率预算 1647 • 为何使用线性稳压器？ 2328 • 开关稳压器有哪些噪声 1748 • 带有接地层的开关稳压器怎么使用？ 1435 • LTM8001稳压器有什么特点？ 1651 • 怎么使用带有AGND与PGND的开关稳压器？ 3135 • 如何正确地选择稳压器 3565 • 线性稳压器是什么工作原理 2220 • 20 A单芯片Silent Switcher 2稳压器怎么样？ 1221 • 带有模拟接地层和功率接地层的开关稳压器该怎么用？ 3033