数字负载点转换器与数字管理器的比较

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什么时候应该使用具有PMBus的负载点转换器(POL)，什么时候该采用数字管理器和老式POL呢？我希望这篇文章能为您在做选择时提供一些启发。
         
        为了不引起误导，我设立了适中的目标：提供足够的直觉以帮助您做出第一个可行的选择，我会详细地对此进行介绍。情况就好像为寻找丢失的车钥匙而回想过去24小时干了什么，您无法一次找遍所有的地方，所以您在想怎样才最有可能找到它们。
       
        首先一起来绘制这些器件的相关示意图，这样，我们才能发现其基本的不同之处。有时候，图示会让事物更为清晰。
       
        采用PMBus的POL
       
        在数据表中，采用PMBus的POL可能趋向于：双路输出……具备数字电源系统管理的降压型DC/DC控制器。器件的某些结构在名称上不同，但其基本形式相当一致。
        图1：POL方框图。
         
        如果我们在器件中间画一条结构线，那么左侧具有PMBus、遥测、监视、以及DAC驱动参考输入至POL的所有逻辑电路。右侧是负载点转换器。即使我们把功能分开了，它们也都是在一个封装中，买回来的是一个器件。
         
        采用数字管理器和POL
       
        数字管理器并没有电源转换级，而是依靠外部POL。它是一种多封装解决方案。
       
        管理器控制每个POL的输出电压、电流限制，测量输出和输入，并处理故障。实际上，具备PMBus模型的POL在虚线处分开。典型的管理器处理4个或8个POL。
       
       
        图2：数字管理器和POL。
         
        对具备PMBus的POL进行细分的意义
       
        将功能分开最明显的含义(这真的不是什么新鲜事物，因为在管理器出现很早之前就有POL了)是使功能相互独立。POL市场很大且呈多样化，并支持广泛的解决方案。我们通常认为POL是开关转换器(SMPS)，如降压，但LDO只是可控制和可观察的。因此，功能分开可产生数量众多的各种设计组合。
       
        另一方面，因为封装成本很显着，所以具有PMBus的POL可能有较低的成本(对于每通道)。由于管理功能和POL之间不需要引脚，更多的控制线可支持更高级别的功能和集成。在某些方面，性能也会超过独立划分型解决方案的性能。
         
       
        这是一个性能对比灵活性的典型案例。但是，对于大型多电源轨解决方案，全局优化不一定能简单地以此作出权衡。因此，让我们进一步研究一下……
       
        设计选择
       
        我的建议一直是先看具备PMBus的POL。这些POL用于满足特定的市场需求，如果您深入到这些缝隙细分领域，就会受益于紧密集成、简洁和高性能等优势。如果这不能达到您的需要，那么可以转而关注数字管理器。
       
        让我们看一些例子。
       
        实例1
       
        假设我们的设计需要以下电源轨：
       
        1V/20A
        3.3V/8A
        5V/5A
       
        在这些电源电平下，一个具备PMBus的双通道POL和一个具备PMBus的单通道POL会工作得很好。LTC3880和LTC3883等器件非常适合这类电源和更高的电平。
       
        实例2
       
        1V/40A
        5V/100mA
        3.3V/10A
        3.3V/200mA(低噪声)
       
        在这个例子中，电源电平有很大不同，要求其中一个3.3V电源轨必须是低噪声。低噪声3.3V电源轨能为LDO提供保证。假设5V电源轨不能很好地适用于具备PMBus的POL。您可以用它，但是器件的代价会很高，或者电路板面积会很大。对于1V和3.3V较高的电源轨，也许您会采用现有解决方案。数字管理器LTC2974和4 POL将是不错的解决方案。
       
        复杂实例
       
        电源轨数量非常多的系统会怎样？如果有很多电源轨，那么有些应该按照实例1来处理，而也有些要按实例2来解决。值得欣慰的是，两个设计都采用了相同的PMBus，因此，从固件的角度看，这种情况就像是使用了一条有很多电源轨的PMBus。
        让一切运转得更好
       
        在我的文章系列中，我介绍了处理时间同步和故障问题。为了使这些不同的设计结构能良好运转，使用具一致性方法来进行配置、排序、故障管理和均流的器件会有所帮助。并不是所有的供应商都提供一致的机制，因此，下面列出了您应该查看的一些目项。
       
        这些项目会起到以下作用：
       
        ● 共享时钟，这样，所有器件采用同一内部时钟速率来运行
        ● 同步机制，因此，所有器件有相同的时间零点
        ● 共享故障机制，所有部件都可知什么时候出现了故障
        ● 共享启动/运行/复位机制，所有部件一起启动
        ● 对均流的一致方法
        ● 共享报警引脚，这样，PMBus主机知道电源轨什么时候出现了故障
        ● 共享PMBus，这样，PMBus主机能够控制所有电源轨
        ● 一个配置工具，因而可在一个显示界面下管理所有的电源轨
       
        PMBus规范不满足列出的前5个项目和最后一个项目，因此，没有事实上的标准。这意味着，在混合并匹配来自不同供应商的器件时，您需要更为仔细谨慎。实际上，很多时候您甚至无法混合并匹配来自同一供应商的器件，因此，在调配大量资源之前，您需要将任何产品系列与这一列表对照。
       
        注释：有一条附加说明需要注意：如果您使用一个供应商具备PMBus的POL，及同一供应商的数字管理器，那么就很容易集成来自任何供应商的POL。数字管理器支持您通过一个反馈引脚来胶合任何东西。因此，您永远不会陷入困境。出于这一原因，从长远的角度看，如果您采用一家供应商具备PMBus的POL，最好从一开始就使用他们良好的数字管理器系列。
       
        结论
       
        我提供两种常见的设计选择，一个是增加了PMBus的POL，另一个则是可以处理多个POL的数字管理器。在规模较大的系统中，这些基本设计可以被混合起来。其代价涉及到功能的自然划分，例如：具备PMBus的POL对缝隙细分领域可得到优化，而且性能会非常高，但数字管理器则可达到很高的灵活性。
       
        由于总成本取决于它们所使用的POL，因此，这种灵活性未必会影响到成本。采用其中之一的设计或者混合设计来开发的系统受益于有关同步和故障的一致性策略，而这些故障是PMBus本身涉及不到的。良好的数字管理器可支持不同供应商的部件的混合。
         
       
        概要：
       
        ● 具备PMBus的POL、数字管理器和传统的POL是系统构件
        ● 一致的机制简化了集成，特别是排序和故障逻辑
        ● 良好的数字管理器允许集成任何POL(包括LDO)