由于較新的應(yīng)用和系統(tǒng)往往具有多種電壓來(lái)為數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），微控制器（μC），現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）和專用集成電路（ASIC）供電，因此現(xiàn)代電源設(shè)計(jì)必須能夠控制電源開(kāi)關(guān)激活后這些電壓如何以及何時(shí)斜坡上升到最終值。

在許多情況下，這些電源還需要能夠提升到負(fù)載中存在的預(yù)先存在的電壓。一些設(shè)計(jì)要求電源能夠在最終測(cè)試時(shí)或在特定時(shí)間修改其輸出，以測(cè)試系統(tǒng)在電壓，電流以及負(fù)載功率的最壞情況變化的指定容差范圍內(nèi)的負(fù)載。

許多電源模塊設(shè)計(jì)人員已將這些解決方案集成到其產(chǎn)品中電源管理集成電路解決方案也可以將這些功能中的一個(gè)或多個(gè)集成到單個(gè)芯片中。在本文中，我們將重點(diǎn)介紹具有集成設(shè)計(jì)解決方案的電源模塊。

邊緣化

為了測(cè)試電源在電源電壓波動(dòng)時(shí)的穩(wěn)健性，應(yīng)在最壞情況下的電源電壓范圍內(nèi)動(dòng)態(tài)測(cè)試負(fù)載電路 - 此功能定義為裕量1。通常，此功能在電信，存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器設(shè)備的制造階段使用，以便可以評(píng)估這些系統(tǒng)的未來(lái)可靠性。

在電源模塊的DC/DC轉(zhuǎn)換器穩(wěn)壓器部分實(shí)現(xiàn)的一些方法是通過(guò)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）通常通過(guò)數(shù)字接口總線改變反饋環(huán)路來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓電平。

不同程度的裕度控制包括“通過(guò)/失敗”方法，其中所有功率輸出增加或減少±5％，±10％或一些其他選定的余量。有時(shí)需要更精細(xì)的調(diào)整方法，其中輸出電壓以較小的步長(zhǎng)遞增或遞減，例如±10或±100 mV，以便更詳細(xì)地評(píng)估系統(tǒng)性能。

有時(shí)使用外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）來(lái)精確測(cè)量這些值，但當(dāng)然，ADC必須使用獨(dú)立的電源電壓供電，而不是邊緣電壓或ADC精度可能會(huì)受到影響。

在裕度調(diào)整期間，還必須禁用任何復(fù)位功能，以便系統(tǒng)可以繼續(xù)正常運(yùn)行，否則系統(tǒng)可能會(huì)在裕量測(cè)試期間復(fù)位。電源模塊設(shè)計(jì)人員必須考慮所有這些問(wèn)題。

艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司擁有POLA聯(lián)盟模塊PTH05060系列，具有上限/下限控制和預(yù)偏置啟動(dòng)功能。德州儀器（TI）也提供POLA部件;這些引腳與其他POLA模塊兼容 - 指定為PTH05060WAD，這里我們鏈接到它們的通孔版本，但它們也有表面貼裝版本。

對(duì)于這些類型的電源模塊，通常有一個(gè)外部電阻，它是內(nèi)部連接到模塊內(nèi)部電路VOUT的分壓電路的一部分。通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的公式選擇該外部電阻，以設(shè)置功率模塊的輸出電壓。

PTH系列電源模塊包含用于執(zhí)行輸出電壓裕度的電路。提供兩個(gè)控制輸入，“Margin Up”和“Margin Down”。將Margin-Up控制器連接到地可將模塊的輸出電壓提高5％。同樣，將Margin-Down引腳連接到地會(huì)使輸出電壓降低5％。圖1的電路（來(lái)自數(shù)據(jù)手冊(cè)）顯示了如何使用輸出裕度功能的示例。只需要兩個(gè)低泄漏晶體管（通常是FET）。電阻RD和RU是可選的。如果所需的調(diào)整量小于百分之五，則包含它們。

圖1：電源模塊裕量應(yīng)用電路。 （由德州儀器公司提供。）

預(yù)偏置啟動(dòng)

在電源模塊輸出完全激活之前，當(dāng)負(fù)載上存在外部電壓時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這種情況。這通常發(fā)生在復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)中，當(dāng)來(lái)自另一個(gè)電源的電流通過(guò)雙供電邏輯組件（例如ASIC或FPGA）反饋時(shí)。另一種可能的路徑可能是通過(guò)鉗位二極管作為雙電源上電排序事件的一部分。使用同步整流器的功率模塊設(shè)計(jì)特別容易受到這種情況的影響。其原因在于，在絕大多數(shù)操作系統(tǒng)下，同步整流器驅(qū)動(dòng)器將下沉以及源輸出電流。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源PTH03010W系列是具有預(yù)偏置功能的電源模塊示例（圖2）。

圖2：電源模塊預(yù)偏置啟動(dòng)應(yīng)用原理圖。

在預(yù)偏置啟動(dòng)期間，輸出電壓上升之前有10 ms的短暫延遲。然后，通常在模塊軟啟動(dòng)控制下，輸出電壓上升。當(dāng)輸出電壓上升到“Track”引腳的設(shè)定點(diǎn)電壓或電壓時(shí)，啟動(dòng)完成，以最低者為準(zhǔn)（圖3）。

圖3：預(yù)偏置啟動(dòng)波形顯示可忽略不計(jì)的電流，直到輸出上升到高于反饋二極管DM1和D2的電流。 （德州儀器公司提供。）

總結(jié)

在復(fù)雜的數(shù)字電路解決方案領(lǐng)域，簡(jiǎn)單的外部“管理”技術(shù)使得一些電源首先打開(kāi)并最后關(guān)閉是不夠的。設(shè)計(jì)人員需要注意“潛行路徑”，需要使用正確的“軟啟動(dòng)”對(duì)電源進(jìn)行排序，并對(duì)各種電源進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p速，而不會(huì)與其他電路需求發(fā)生沖突，從而導(dǎo)致系統(tǒng)故障或重啟條件。每種設(shè)計(jì)都有不同的電源管理需求，可能需要額外的外部解決方案以及電源模塊制造商集成到其產(chǎn)品中的解決方案。仔細(xì)預(yù)先規(guī)劃和理解數(shù)字電路需求將阻止在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的電路重新設(shè)計(jì)。仔細(xì)閱讀設(shè)計(jì)中使用的所有設(shè)備的數(shù)據(jù)表是必要的。