DC/DC 控制器簡(jiǎn)化電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的電源

電信和數(shù)據(jù)通訊體系中常見的下一代路由器和交換機(jī)的復(fù)雜性和可擴(kuò)展性不斷提高，這給電源制作帶來了壓力，由于人們需要供給智能靈敏、可橫跨多種渠道擴(kuò)展的高功率電源處理計(jì)劃。體系規(guī)劃師經(jīng)常會(huì)需要幾種基礎(chǔ)架構(gòu)變體，以能夠供給高、中、低端體系，且每種體系都有一套不同的功用?？筛鶕?jù)體系需要增設(shè)、移除或調(diào)整大小的器材類型實(shí)例包括;內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器  (CAM)、三元內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器 (TCAM)、專用集成電路 (ASIC)、全定制硅芯片和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)。   CAM 一般被描述為與隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM) 完全不同。如欲檢索 RAM 中的數(shù)據(jù)，操作體系有必要供給數(shù)據(jù)地點(diǎn)的存儲(chǔ)器地址。存儲(chǔ)在 CAM  中的數(shù)據(jù)可經(jīng)過履行對(duì)內(nèi)容的查詢來訪問，存儲(chǔ)器檢索能夠找到數(shù)據(jù)的地址，并且速度比 RAM 快得多。能夠斷定的是，任何能夠以千兆位線速率轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)幀的交換器都運(yùn)用  CAM 進(jìn)行查找。在選用 RAM 的體系中，操作體系將不得不記住存儲(chǔ)一切內(nèi)容的地址，而當(dāng)選用 CAM 時(shí)，操作體系在單次操作中就能找到它所需要的東西。   TCAM 是一種特別類型的高速存儲(chǔ)器，它在單個(gè)時(shí)鐘周期中查找其悉數(shù)內(nèi)容?！叭?這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是存儲(chǔ)器運(yùn)用三個(gè)不同的輸入 (0、1 和 X )  來存儲(chǔ)和查詢數(shù)據(jù)的能力。“X” 輸入常常被稱為 “隨意” 或 “通配符” 狀況，它使得 TCAM 能夠完結(jié)根據(jù)圖形匹配的更廣泛查找，這與二元 CAM  截然相反，后者履行的是僅選用 “0” 和 “1” 的精確匹配查找。路由器可在這類 TCAM 中存儲(chǔ)其悉數(shù)路由表，然后可十分快速地查表。TCAM  提高了查表、數(shù)據(jù)包分類和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)速度，可是 TCAM 需要的功率大于 CAM。CAM 和 TCAM  都需要十分精確的設(shè)定點(diǎn)，并有嚴(yán)厲的電壓瞬態(tài)要求，這對(duì)電源體系規(guī)劃師而言是十分具有挑戰(zhàn)性的。   ASIC 是另一種可在路由器和交換器中運(yùn)用的器材，并且是一種針對(duì)某種特定用處定制的集成電路 (IC) ，而不是面向通用運(yùn)用。新式 ASIC  常常包括整個(gè)微處理器、內(nèi)存塊 (包括 ROM、RAM、EEPROM、閃存器) 和其他大型單元式部件。這樣的一個(gè) ASIC 一般被稱為 SoC  (片內(nèi)體系)，并且此類 ASIC 會(huì)需要幾百安培的電流和介于0.8V 至 1.2V 范圍內(nèi)的內(nèi)核作業(yè)電壓。就像運(yùn)用 TCAM 和 CAM   時(shí)一樣，設(shè)定點(diǎn)精確度和瞬態(tài)呼應(yīng)對(duì)這類處理計(jì)劃的整體功能至關(guān)重要。對(duì)電源規(guī)劃師而言，處理計(jì)劃尺度和超卓的電流操控也是關(guān)鍵要求。   FPGA 是另一種用在電信和數(shù)據(jù)通訊體系中的器材，是一種可編程集成電路。FPGA  用在專用體系規(guī)劃中，答運(yùn)用戶定制微處理器以滿足各自的需要。這類器材有幾個(gè)電壓輸入，滿足其內(nèi)核功率需要或許需要超越 100A 的電流。   可擴(kuò)展性   分配給特定交換機(jī)或路由器多少 CAM 和 TCAM，取決于網(wǎng)絡(luò)公司怎樣定位其產(chǎn)品，即定位成低、中仍是高端體系。越貴重的體系一般就會(huì)有越足夠的 CAM 和   TCAM，以支撐最高速度、最快查表和最大吞吐量。可是，有些客戶不想購(gòu)買高端路由器，除非這些客戶能夠證明，多出的購(gòu)買費(fèi)用是合理的。因而，需要供給具不同功用水平緩價(jià)格的多種渠道，所以，如果有一種  DC/DC 轉(zhuǎn)化器能夠橫跨不同功率水平緩輸出數(shù)量而擴(kuò)展以支撐多種渠道，就會(huì)十分便當(dāng)了。   現(xiàn)有處理計(jì)劃一般選用多相規(guī)劃，可是僅供給一個(gè)或兩個(gè)輸出。如果有超越兩個(gè)大電流負(fù)載，用戶就需要運(yùn)用多個(gè)操控器，這增大了處理計(jì)劃尺度、規(guī)劃復(fù)雜性和本錢。此外，有些現(xiàn)有電源處理計(jì)劃需要專門的、與標(biāo)準(zhǔn)  DrMOS 或電源構(gòu)件器材不兼容的功率鏈路器材。凌力爾特公司供給的一種新的 DC/DC   操控器處理了這些問題，既允許橫跨需要兩個(gè)大電流輸出的多種渠道完成可擴(kuò)展性，又允許完成密集的多輸出負(fù)載點(diǎn)處理計(jì)劃。   具可擴(kuò)展性的智能 IC 處理計(jì)劃   凌力爾特的 LTC7851/-1 是一款多相同步電壓形式降壓型操控器，運(yùn)用戶能夠靈敏地挑選一個(gè)、兩個(gè)、3 個(gè)或 4   個(gè)輸出，并可視外部組件挑選的不同而不同，每輸出供給高達(dá) 40A 電流。一切 4 相能夠兼并，以向內(nèi)核電源供給 160A 電流，或許供給 4   個(gè)獨(dú)立的輸出，以支撐體系電源以及 ASIC 和各種不同的 I/O 電源軌。在功率鏈路器材方面，LTC7851/-1 能夠與 DrMOS、電源構(gòu)件以及分立式 N  溝道 MOSFET 加上有關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)器一同運(yùn)用，然后能夠完成靈敏的規(guī)劃裝備。用兩個(gè) IC 時(shí)，多達(dá) 8 個(gè)相位能夠并聯(lián)并異相守時(shí)，這對(duì)于超越 260A  的十分大的電流需要而言，能夠最大極限下降輸入和輸出濾波要求。用 3 個(gè) IC 時(shí)，運(yùn)用一個(gè)外部時(shí)鐘芯片，例如 LTC6902，多達(dá) 12 個(gè)相位就能夠以 30  度相位差完成異相守時(shí)。   此外，并聯(lián)時(shí)，LTC7851/-1 的內(nèi)部輔佐電流均分環(huán)路在各個(gè)相位之間平分電流，然后能夠在安穩(wěn)狀況和發(fā)作瞬態(tài)事情時(shí)，橫跨多個(gè) IC   在相位之間完成精確的電流均分。這不只減輕了一個(gè)通道帶著太大負(fù)載電流的問題，還減輕了熱量規(guī)劃擔(dān)負(fù)。該器材用 3V 至 5.5V 的 VCC 電源電壓運(yùn)轉(zhuǎn)，規(guī)劃為用  3V 至 27V 的輸入電壓完成降壓轉(zhuǎn)化。它產(chǎn)生 1 至 4 個(gè) 0.6V 至 5V 的獨(dú)立輸出電壓。該器材的電壓形式操控架構(gòu)允許 250kHz 至  2.25MHz 的可選固定作業(yè)頻率，或許能夠同步至一個(gè)相同范圍的外部時(shí)鐘。輸出電流經(jīng)過監(jiān)督輸出電感器 (DCR)   兩端的電壓降來檢測(cè)，以完成最高功率，或許經(jīng)過運(yùn)用一個(gè)低阻值的檢測(cè)電阻器來檢測(cè)。內(nèi)置差分放大器面向一切輸出供給真實(shí)的遠(yuǎn)端輸出電壓檢測(cè)，以完成高精確度調(diào)理。   LTC7851-1 類似于 LTC7851，但電流檢測(cè)放大器增益更低，十分合適運(yùn)用   DrMOS、具內(nèi)部電流檢測(cè)的功率鏈路運(yùn)用。每個(gè)相位的其他特色包括電流監(jiān)督、可調(diào)電流約束、可編程軟啟動(dòng)或盯梢以及獨(dú)自的電源杰出信號(hào)。該器材在 –20°C 至  +85°C 的作業(yè)溫度范圍內(nèi)保持 ±0.75%的輸出電壓精確度，選用 58 引線 5mm x 9mm QFN 封裝。別的還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，就滿足現(xiàn)在的定制芯片和  ASIC 的瞬態(tài)呼應(yīng)要求而言，一個(gè)杰出規(guī)劃的精確基準(zhǔn)能夠極大地削減所需大容量輸出電容器的數(shù)量。   電流均衡   當(dāng)多個(gè) LTC7851/-1   通道并聯(lián)以驅(qū)動(dòng)一個(gè)共用負(fù)載時(shí)，精確的輸出電流均分是完成最佳功能和功率所必不可少的。否則，如果一級(jí)供給的電流大于另一級(jí)，那么兩級(jí)之間的溫度就會(huì)不同，這就有或許導(dǎo)致更大的開關(guān)  RDS(ON)、更低的功率和更大的 RMS 紋波。在多相規(guī)劃中，乃至很少數(shù)的失配也或許極大地下降整體可用功率。   就單輸出多相運(yùn)用而言，LTC7851/-1 包括一個(gè)輔佐電流均分環(huán)路，在該環(huán)路中，每個(gè)周期都對(duì)電感器電流采樣。主操控器的電流檢測(cè)放大器輸出在 IAVG  引腳上進(jìn)行均勻。從 IAVG 到 GND 銜接一個(gè)小型電容器 (典型值為  100pF)，該電容器存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于主操控器瞬態(tài)均勻電流的電壓。主操控器相位和隸屬操控器相位的 IAVG 引腳連到一同，每個(gè)隸屬操控器相位對(duì)其電流與主操控器電流之差進(jìn)行積分。在每個(gè)相位之內(nèi)，按份額求取積分器輸出和體系差錯(cuò)放大器電壓 (COMP)   之和，然后可調(diào)理該相位的占空比以均分一切電流。當(dāng)多個(gè) IC 以菊花鏈方式銜接時(shí)，一切 IAVG 引腳連到一同，然后導(dǎo)致電流呈現(xiàn)幾個(gè)百分點(diǎn)的失衡。憑仗  LTC7851 嚴(yán)厲的電流均分規(guī)格，規(guī)劃師將能夠從現(xiàn)在的 DrMOS 器材中抽取最大輸出電流。   瞬態(tài)呼應(yīng)和電壓前饋補(bǔ)償   LTC7851 的內(nèi)置差錯(cuò)放大器是真實(shí)的運(yùn)算放大器，具大帶寬、高 DC   增益、低失諧和低輸出阻抗。結(jié)合運(yùn)用高開關(guān)頻率和低電感值電感器時(shí)，其帶寬允許對(duì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，以完成很高的操控環(huán)路穿插頻率和超卓的階躍負(fù)載瞬態(tài)呼應(yīng)。此外，LTC7851 選用一種前饋校正計(jì)劃完成了超卓的電壓瞬態(tài)呼應(yīng)功能，該計(jì)劃可即時(shí)調(diào)整占空比以補(bǔ)償輸入電壓的改變，然后明顯地下降了輸出過沖和下沖。這個(gè)電路還增加了一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即能夠使  DC 環(huán)路增益不受輸入電壓影響。   多相運(yùn)轉(zhuǎn)   多達(dá) 12 個(gè)相位能夠以菊花鏈方式銜接，且相互之間同時(shí)異相運(yùn)轉(zhuǎn)。多相電源下降了輸入和輸出電容器的紋波電流，與單相位處理計(jì)劃相比，這可明顯下降 EMI   和濾波要求。RMS 輸入紋波電流除以所用相位總數(shù)，有效紋波頻率乘以所用相位總數(shù)。輸出紋波起伏也下降了，下降數(shù)值等于所用相位總數(shù)。   LTC7851/-1 用于單輸出、多相運(yùn)用時(shí)，有必要經(jīng)過將其 FB 引腳連至 VCC，制止隸屬操控器的差錯(cuò)放大器。一切電流約束都應(yīng)該僅用一個(gè)連至 SGND  的電阻器設(shè)定到相同的值。CLKOUT 信號(hào)能夠連至后一個(gè) LTC7851/-1 級(jí)的 CLKIN 引腳，以使整個(gè)體系的頻率和相位保持一致。   結(jié)論   跟著路由器和交換機(jī)規(guī)劃變得越來越復(fù)雜，電源體系規(guī)劃師現(xiàn)在能夠用可橫跨多個(gè)渠道擴(kuò)展的單一 DC/DC 操控器，樹立功率水平不同的多個(gè)規(guī)劃。運(yùn)用  LTC7851/-1 時(shí)，能夠挑選 1 到 12 個(gè)相位，每相電流高達(dá) 40A，在功率鏈路中可運(yùn)用 DrMOS 或電源構(gòu)件，這使 LTC7851/-1  能夠?yàn)橐笞羁量痰耐ㄓ嵑途W(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品供給一種高度靈敏的智能處理計(jì)劃。

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