DCR 负载电流监视 - 高性能低成本的数字电源管理介绍

　　准确和温度补偿的 DCR 负载电流监视

　　为了实现所希望的功耗节省，有必要总结出所有工作模式时的负载特性。FPGA 用户优化代码，以最大限度地降低功率，而 ASIC 用户根据吞吐量需求来调节内核电压。准确实时的遥测极大地简化了这种任务。

　　使用 LTC2974，可以根据电压、电流和温度状态寄存器确定系统是否处于正常状态，同时多路转换的 16 位 ?∑ ADC 监视输入和输出电压、输出电流、以及内部和外部二极管温度。

　　由于内核电压越来越低这一趋势，准确测量负载电流已经变成了一种挑战，因为使用精确的电流检测电阻器可能导致不可接受的功率损耗。一种选择是将电感器的 DC 电阻 （DCR） 用作电流分流组件。这么做有几种优势，包括零附加功耗、更低的电路复杂性和成本。然而，电感器电阻与温度有很大的相关性，而且准确测量电感器磁芯的温度很难，会不可避免地引入电流测量误差 （参见图 4）。

　　

　　图 4：一款 DC/DC 转换器的热像显示了实际电感器温度和温度监测点之间的差别

　　LTC2974 凭借正在申请专利的温度补偿算法，使准确的 DCR 检测成为可能，该算法补偿从检测二极管到电感器磁芯的温度变化率，以及在电感器电流变化和温度变化之间出现的时差 （参见图 5）。这个功能与 LTC2974 的低噪声 16 位 ?∑ ADC 相结合，可利用 DCR 微乎其微的电感器实现负载电流的准确测量 （参见图 6）。

　　

　　图 5：LTC2974 用热阻和延迟参数补偿电感器自热

　　INDUCTOR SELF-HEATING：电感器自热

　　TIME：时间

　　

　　图 6：在整个温度和输出电流范围内，针对一款 DC/DC 转换器的 LTC2974 总电流测量误差

　　AVERAGE IOUT ERROR（FULL-SCALE %）：平均 IOUT 误差 （满标度 %）

　　CURRENT SET POINT：电流设定点

　　基于 PC 的设计和故障诊断

　　当与 LTpowerPlay™ 软件一起使用时，LTC2974 的故障和警报寄存器允许设计师 （和现场用户） 一目了然地确定电源基础设施的状态 （参见图 7）。在数据记录中，提供状态信息、可用时间和 ADC 遥测最后 500ms 的数据。如果为响应一个故障而禁止了某个通道，那么 LTC2974 的数据记录可以存入受保护的 EEPROM 中。这个 255 字节的数据块一直保持在非易失性存储器中，直到用 I2C 命令清除为止。

　　

　　图 7：LTpowerPlay 软件允许设计师通过一个纤巧的连接器，将 PC 插入系统，从而使电源管理系统能得到完整的配置和控制，而且一行代码都不必编写。

　　图 7 显示，在 LTpowerPlay 的 LTC2974 界面中看到的数据记录内容。LTC2974 以这种方式提供了在关键故障发生之前，电源系统状态的完整瞬像，因此有可能在故障一发生时，就隔离故障根源。就调试高可靠性系统的预发布特征和现场故障而言，这是一种非常宝贵的功能。

　　独立工作

　　基于 PC 且易于使用的 LTpowerPlay 软件允许用户通过 USB 接口和一个加密狗卡配置 LTC2974。LTpowerPlay 软件是免费提供并可下载，允许设计师在一个直观的界面中，配置所有器件参数，从而省去了开发过程中的大量编码工作，并加快产品上市。

　　一旦器件配置最终确定，设计师就可以将参数保存到文件中，并上载到凌力尔特的工厂中。凌力尔特可以用该文件预设定器件，从而使客户能最便利地对电路板开发与运行状况进行检验。当内置 EEPROM 配置完成后，LTC2974 就能彻底地自主工作，而无需定制软件。此外，增加一个纤巧的连接器，就允许 LTpowerPlay 软件与 LTC2974 进行系统内的沟通，从而使现场用户能按照需要存取遥测、系统状态以及故障记录数据。

　　结论

　　LTC2974 数字电源管理器为高可用性系统提供了前所未有的参数准确度、丰富的功能和可扩展的模块化架构。用 LTC2974 可以简化复杂的多轨系统设计。该器件采用了业界标准的 PMBus 接口，可直接与功能强大、基于 PC 且免费提供的 LTpowerPlay 控制软件连接，并包括一个集成的 EEPROM 以实现彻底的定制化。客户可用 LTpowerPlay 设计工具设计应用，并简便地将配置上载到凌力尔特的工厂。凌力尔特能够采用您的定制配置在您的应用中产生安装即用的预编程器件。