Digitalna tehnologija upravljanja napajanjem i primjena
U ovom članku su predstavljene osnovne karakteristike digitalnog napajanja, prednosti digitalnog napajanja u odnosu na analogno napajanje i glavni sadržaj digitalnog upravljanja napajanjem, a uvodi se i primjena tehnologije digitalnog upravljanja napajanjem.
Nova generacija integrisanih kola zahteva napon napajanja od 3,3V, 1,8V ili čak niži. Jednom uređaju je potrebno više napona za napajanje, a trenutna potražnja je velika, a napon se mora primijeniti na uređaj u ispravnom vremenu. Naponi koji napajaju ove uređaje moraju se generirati na ploči (po mogućnosti blizu uređaja) kako bi se smanjio pad napona i stabilizirao napon. DC/DC pretvarači visokih performansi su pogodni za ulaz širokog opsega i mogu se koristiti kao izolovani izvori napajanja ili neizolovani pretvarači tačke opterećenja. Stoga je većina ugrađenih sistema za napajanje usvojila DC/DC module za konverziju kao glavni dio napajanja. Međutim, kompletan i zdrav sistem napajanja ne može se izgraditi bez kola za upravljanje napajanjem. Sadržaj upravljanja napajanjem uključuje: praćenje elektroenergetskog sistema, sekvenciranje i praćenje, praćenje i sigurnost od kvarova. Uređaji za upravljanje napajanjem upravljaju funkcijama kao što su odbacivanje uobičajenog načina rada, ograničenje pokretanja, kontrola pokretanja i isključivanja, pa čak i korekcija faktora snage na ulazu. Uređaj za upravljanje napajanjem konfigurisan na izlaznoj strani kontroliše redosled pokretanja i regulaciju izlaznog napona, i obezbeđuje odgovarajuću zaštitu od kvara za prenaponske i prenaponske uslove. Slika 1 Zaštita aplikacija uređaja za upravljanje napajanjem u izolovanim AC/DC sistemima napajanja. Svi relevantni funkcionalni krugovi moraju biti izolirani od glavnog kola.
Detaljno objašnjenje tehnologije i primjene digitalnog upravljanja energijom
the
Namjenski digitalni uređaji za upravljanje napajanjem imaju veće prednosti u cijeni, razvojnom ciklusu i pouzdanosti od uobičajenih analognih kola ili mikrokontrolera, programabilnih logičkih uređaja i drugih metoda. Nova generacija digitalnih uređaja za upravljanje napajanjem integriše brzi ADC koji može ispuniti zahtjeve za praćenje u realnom vremenu, što ga čini sposobnim da reflektira kvarove brže od off-chip ADC-a mikrokontrolera opšte namjene. Podaci nadzora se prenose do glavnog kontrolera napajanja preko I2C ili PMBus magistrale kako bi se postigla precizna podešavanja regulacije napona, zaštita od kvarova i druge funkcije. Interni sat omogućava evidentiranje grešaka. Za sistem napajanja sa više izlaza, digitalni glavni kontroler napajanja čita podatke praćenja svakog izlaza sa uređaja za upravljanje svakog izlaznog terminala u realnom vremenu kroz interfejs sabirnice, ostvarujući sveobuhvatan nadzor elektroenergetskog sistema. Kada se dizajn softvera odobri, iste izvorne datoteke i konfiguracijske datoteke mogu se koristiti za sve proizvode dizajna, a performanse su konzistentne od jedinice do jedinice, dok će analogna kola imati različite performanse zbog razlika u samim komponentama.
Tradicionalna kola za upravljanje elektroenergetskim sistemom koja se oslanjaju na analogna kola za implementaciju upravljanja napajanjem i postavljanje različitih parametara putem pojačala, komparatora i RC vremenske kašnjenja više nisu tako superiorna kao digitalni uređaji za upravljanje napajanjem. Sa produbljivanjem dizajna, komponente se više neće mijenjati s promjenom parametara, a pločicu više neće trebati ponovno obraditi. Korištenje posebnog digitalnog uređaja za upravljanje napajanjem, omogućavajući konfiguracijskom softveru da podesi radne parametre. Promjene tokom dizajna mogu se lako implementirati u softver bez promjena hardvera. Softver za konfiguraciju zahtijeva od dizajnera samo podešavanje nekoliko parametara. Nakon što su svi parametri postavljeni, oni se mogu preuzeti na digitalni uređaj za upravljanje napajanjem preko I2C porta sa linijom za preuzimanje programiranja. Slika 2 je blok dijagram internih funkcionalnih jedinica tipičnog uređaja za upravljanje napajanjem.
Detaljno objašnjenje tehnologije i primjene digitalnog upravljanja energijom
Uz primjenu posebnih integriranih kola za upravljanje napajanjem u nadzoru elektroenergetskih sistema, nova generacija integriranih kola je također dodala funkcije za smanjenje potrošnje energije i djelomičnog upravljanja napajanjem u vlastitom dizajnu, pružajući digitalno napajanje i digitalno upravljanje napajanjem. komunikacijski interfejs uređaja. Ovo se odrazilo na naprednije digitalne procesore. Kroz komunikaciju između digitalnog procesora, DC/DC pretvarača i digitalne jedinice za upravljanje napajanjem, procesor može automatski podesiti potrebni napon napajanja prema trenutnoj brzini obrade i intenzitetu zadatka. Digitalna jedinica za napajanje i upravljanje napajanjem sadrži nekoliko registara. Kada se napon koji je potreban procesoru promijeni, on prima nove podatke preko magistrale za konfiguraciju relevantnih registara ili pronalazi relevantne vrijednosti postavki u tabeli za pretraživanje internog programa digitalnog napajanja. Ova vrsta sheme postaje glavna primjena u poljima sa strogim zahtjevima potrošnje energije. Za procesore sa odvojenim izvorima napajanja za unutrašnje dijelove, funkcionalne jedinice u stanju pripravnosti ili mirovanja mogu se potpuno isključiti, što će dodatno smanjiti potrošnju energije, ali postavlja veće zahtjeve za upravljanje napajanjem. Ne samo da se povećavaju izlazni portovi, već i Postavljanje i praćenje različitih portova značajno će povećati složenost programa u jedinici za digitalno upravljanje napajanjem. Monitor performansi hardvera unutar procesora može osigurati najniži napon napajanja unutar određenog vremena. Informacije o monitoru dolaze direktno iz unutrašnjosti procesora, tako da je zatvorena petlja sistema za nadzor u potpunosti unutar procesorskog čipa, ostvarujući SOC dizajn upravljanja napajanjem.
