数字电源和模拟控制环路实现高精度电源管理

尽管电源管理对新式电子系统的可靠运行至关重要，但是在今天以数字方式管理的系统中，稳压器也许是最后一个仍然存在的“盲点”.就稳压器而言，很少有办法直接配置或监视关键电源系统运行参数。因此，希望全面实现数字控制的电源设计师必须使用混杂在一起的排序器、微控制器和电压监察器，以设定基本的稳压器启动和安全功能。目前已有数字可编程 DC/DC转换器可用，特别是那些为VRM内核电源而设计并具备VID输出电压控制功能的转换器，但是这类有特定应用目标的转换器不能直接沟通重要的工作参数，例如实时电流。

LTC3880/ LTC3880-1结合了双输出同步降压型DC/DC控制器和拥有通过基于I2C的PMBus总线使用全面的电源管理功能，这解决了复杂的电源系统管理问题。PMBus可用来设定输出电压、电压裕度、开关频率、排序以及若干其他工作参数 。

图 1,采用外部功率 MOSFET 的双输出稳压器。

LTC3880还允许通过16位数据采集系统监视电源，这种方法可提供输入和输出电压及电流、占空比以及温度的数字回读，其中包括重要参数的峰值。LTC3880还包括通过中断标志和非易失性存储器实现广泛的故障记录功能，非易失性存储器是一种“黑匣子”记录器，存储了在故障发生之前瞬间转换器的工作状态。

LTC3880/LTC3880-1凭借免费提供和可下载的LTpowerPlay开发软件，极大地简化了复杂的多轨系统设计，该开发软件是一种基于PC的全面开发环境 。在该环境中，在线测试 （ICT） 和电路板调试仅需要点击几下鼠标就可完成，而无需焊接到“白色导线”定位点中。由于可以使用实时遥测数据，所以可以立即得到设计结果，从而有可能预测电源系统故障，并立即采取预防性措施。

也许最重要的是，具备数字管理功能的DC/DC转换器允许设计师开发“绿色”电源系统，这类系统优化了能源利用率，同时满足系统性能目标 （计算速度、数据传输速率等）。优化可以在负载点、电路板和机架上进行，甚至可以在安装阶段进行，从而降低了基础设施成本和产品整个寿命期内的总体拥有成本。

为了提供最佳性能调节，LTC3880**采用精确的基准和温度补偿模拟电流模式控制环路，以产生严格的±0.5% DC输出电压准确度。该模拟控制环路促成了非常容易的补偿，环路经过了校准，以不受工作条件的影响，该环路还可实现逐周期限流，并产生快速和准确的电压及负载瞬态响应，在运用数字控制的产品中没有见到与ADC量化有关的误差。

LTC3880具备内置的稳压器以提高集成度，而LTC3880-1允许使用外部偏置电压以实现最高效率。这两款器件都采用耐热增强型6mm × 6mm QFN-40封装，工作节温范围为-40°C~105°C（E 级版本） 或-40°C~125°C（I 级版本）。

模拟控制环路确保同类最佳的稳压器性能

LTC3880/ LTC3880-1是数字可编程以实现无数功能，这包括输出电压和电流限制设定点以及排序。控制环路尽管是纯模拟的，但提供了最佳环路稳定性和瞬态响应，而不会产生数字控制环路的量化效应。图2比较了具备模拟反馈控制环路的控制器IC与具备数字反馈控制环路的控制器IC之斜坡曲线。模拟环路有平滑的斜坡，而数字环路有离散的步进，由于量化效应，这可能导致稳定性问题、较慢的瞬态响应、在某些应用中需要更大的输出电容以及在PWM控制信号上有更大的输出纹波和抖动。

图 2,LTC3880 的模拟控制环路与数字控制环路的比较。

实际上，与具备数字控制环路的可比较IC相比，LTC3880的模拟控制环路需要使用的输出电容小50%且具有更好的稳定性和更短的稳定时间。此外，由于存在ADC分辨率有限引起的量化效应，所以数字控制的瞬态响应在稳定之前有震荡。图3比较了LTC3880的模拟控制环路与同类IC的数字控制环路的瞬态响应。请注意，LTC3880使用约等于数字控制器一半的输出电容，但产生了更干净的结果。

图 3,在 15A 瞬态负载步进情况下，模拟和数字控制环路响应的比较。模拟控制环路需要的输出电容仅为数字环路的一半，同时实现了卓越得多的稳定时间。

LTC3880设计为，当修改其配置文件时，环路增益不变。当修改输出电压或电流限制时，瞬态响应不受影响，而且补偿环路无需要调节。

PMBus控制

LTC3880/ LTC3880-1具备数字设定和回读，以实时控制和监视关键负载点转换器的功能。配置可通过I2C串行接口下载至内 EEPROM,凌力尔特基于PC的LTpowerPlay开发软件支持该接口。图4显示了具备USB至I2C/SMBus/PMBus适配器连接的LTpowerPlay开发平台。配置文件存储在内置的非易失性存储器中以后，控制器自主加电，而不会增加主机负担。配置电路板是一项简单的任务，完全不需要开发固件。

图 4:用 LTpowerPlay 软件建立完整的开发平台非常容易。

PMBus功能包括可设置特定的电源管理参数，包括：

（1）输出电压和电压裕度；

（2）基于电感器温度的温度补偿电流限制门限；

（3）开关频率；

（4）过压和欠压高速监察器门限；

（5）输出电压接通/断开时间延迟；

（6）输出电压上升/下降时间；

（7）输入电压接通/断开门限；

（8）输出轨接通/断开；

（9）输出电压轨高裕度/低裕度；

（10）响应内部/外部故障；

（11）故障传播；