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DC/DC 控制器簡化電信和數據通信系統中的電源
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DC/DC 控制器簡化電信和數據通信系統中的電源

作者:admin   發布日期:2018-11-06 22:23   信息來源:http://www.sr8.org

電信和數據通訊體系中常見的下一代路由器和交換機的復雜性和可擴展性不斷提高,這給電源制作帶來了壓力,由于人們需要供給智能靈敏、可橫跨多種渠道擴展的高功率電源處理計劃。體系規劃師經常會需要幾種基礎架構變體,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w系需要增設、移除或調整大小的器材類型實例包括;內容可尋址存儲器  (CAM)、三元內容可尋址存儲器 (TCAM)、專用集成電路 (ASIC)、全定制硅芯片和現場可編程門陣列 (FPGA)。
 
CAM 一般被描述為與隨機存取存儲器 (RAM) 完全不同。如欲檢索 RAM 中的數據,操作體系有必要供給數據地點的存儲器地址。存儲在 CAM  中的數據可經過履行對內容的查詢來訪問,存儲器檢索能夠找到數據的地址,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發以太網幀的交換器都運用  CAM 進行查找。在選用 RAM 的體系中,操作體系將不得不記住存儲一切內容的地址,而當選用 CAM 時,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器,它在單個時鐘周期中查找其悉數內容。“三元” 這個術語指的是存儲器運用三個不同的輸入 (0、1 和 X )  來存儲和查詢數據的能力。“X” 輸入常常被稱為 “隨意” 或 “通配符” 狀況,它使得 TCAM 能夠完結根據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 中存儲其悉數路由表,然后可十分快速地查表。TCAM  提高了查表、數據包分類和數據包轉發速度,可是 TCAM 需要的功率大于 CAM。CAM 和 TCAM  都需要十分精確的設定點,并有嚴厲的電壓瞬態要求,這對電源體系規劃師而言是十分具有挑戰性的。
 
ASIC 是另一種可在路由器和交換器中運用的器材,并且是一種針對某種特定用處定制的集成電路 (IC) ,而不是面向通用運用。新式 ASIC  常常包括整個微處理器、內存塊 (包括 ROM、RAM、EEPROM、閃存器) 和其他大型單元式部件。這樣的一個 ASIC 一般被稱為 SoC  (片內體系),并且此類 ASIC 會需要幾百安培的電流和介于0.8V 至 1.2V 范圍內的內核作業電壓。就像運用 TCAM 和 CAM   時一樣,設定點精確度和瞬態呼應對這類處理計劃的整體功能至關重要。對電源規劃師而言,處理計劃尺度和超卓的電流操控也是關鍵要求。
 
FPGA 是另一種用在電信和數據通訊體系中的器材,是一種可編程集成電路。FPGA  用在專用體系規劃中,答運用戶定制微處理器以滿足各自的需要。這類器材有幾個電壓輸入,滿足其內核功率需要或許需要超越 100A 的電流。
 
可擴展性
 
分配給特定交換機或路由器多少 CAM 和 TCAM,取決于網絡公司怎樣定位其產品,即定位成低、中仍是高端體系。越貴重的體系一般就會有越足夠的 CAM 和   TCAM,以支撐最高速度、最快查表和最大吞吐量?墒,有些客戶不想購買高端路由器,除非這些客戶能夠證明,多出的購買費用是合理的。因而,需要供給具不同功用水平緩價格的多種渠道,所以,如果有一種  DC/DC 轉化器能夠橫跨不同功率水平緩輸出數量而擴展以支撐多種渠道,就會十分便當了。
 
現有處理計劃一般選用多相規劃,可是僅供給一個或兩個輸出。如果有超越兩個大電流負載,用戶就需要運用多個操控器,這增大了處理計劃尺度、規劃復雜性和本錢。此外,有些現有電源處理計劃需要專門的、與標準  DrMOS 或電源構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大電流輸出的多種渠道完成可擴展性,又允許完成密集的多輸出負載點處理計劃。
 
具可擴展性的智能 IC 處理計劃
 
凌力爾特的 LTC7851/-1 是一款多相同步電壓形式降壓型操控器,運用戶能夠靈敏地挑選一個、兩個、3 個或 4   個輸出,并可視外部組件挑選的不同而不同,每輸出供給高達 40A 電流。一切 4 相能夠兼并,以向內核電源供給 160A 電流,或許供給 4   個獨立的輸出,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、電源構件以及分立式 N  溝道 MOSFET 加上有關柵極驅動器一同運用,然后能夠完成靈敏的規劃裝備。用兩個 IC 時,多達 8 個相位能夠并聯并異相守時,這對于超越 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 IC 時,運用一個外部時鐘芯片,例如 LTC6902,多達 12 個相位就能夠以 30  度相位差完成異相守時。
 
此外,并聯時,LTC7851/-1 的內部輔佐電流均分環路在各個相位之間平分電流,然后能夠在安穩狀況和發作瞬態事情時,橫跨多個 IC   在相位之間完成精確的電流均分。這不只減輕了一個通道帶著太大負載電流的問題,還減輕了熱量規劃擔負。該器材用 3V 至 5.5V 的 VCC 電源電壓運轉,規劃為用  3V 至 27V 的輸入電壓完成降壓轉化。它產生 1 至 4 個 0.6V 至 5V 的獨立輸出電壓。該器材的電壓形式操控架構允許 250kHz 至  2.25MHz 的可選固定作業頻率,或許能夠同步至一個相同范圍的外部時鐘。輸出電流經過監督輸出電感器 (DCR)   兩端的電壓降來檢測,以完成最高功率,或許經過運用一個低阻值的檢測電阻器來檢測。內置差分放大器面向一切輸出供給真實的遠端輸出電壓檢測,以完成高精確度調理。
 
LTC7851-1 類似于 LTC7851,但電流檢測放大器增益更低,十分合適運用   DrMOS、具內部電流檢測的功率鏈路運用。每個相位的其他特色包括電流監督、可調電流約束、可編程軟啟動或盯梢以及獨自的電源杰出信號。該器材在 –20°C 至  +85°C 的作業溫度范圍內保持 ±0.75%的輸出電壓精確度,選用 58 引線 5mm x 9mm QFN 封裝。別的還應該認識到,就滿足現在的定制芯片和  ASIC 的瞬態呼應要求而言,一個杰出規劃的精確基準能夠極大地削減所需大容量輸出電容器的數量。
 
電流均衡
 
當多個 LTC7851/-1   通道并聯以驅動一個共用負載時,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,如果一級供給的電流大于另一級,那么兩級之間的溫度就會不同,這就有或許導致更大的開關  RDS(ON)、更低的功率和更大的 RMS 紋波。在多相規劃中,乃至很少數的失配也或許極大地下降整體可用功率。
 
就單輸出多相運用而言,LTC7851/-1 包括一個輔佐電流均分環路,在該環路中,每個周期都對電感器電流采樣。主操控器的電流檢測放大器輸出在 IAVG  引腳上進行均勻。從 IAVG 到 GND 銜接一個小型電容器 (典型值為  100pF),該電容器存儲對應于主操控器瞬態均勻電流的電壓。主操控器相位和隸屬操控器相位的 IAVG 引腳連到一同,每個隸屬操控器相位對其電流與主操控器電流之差進行積分。在每個相位之內,按份額求取積分器輸出和體系差錯放大器電壓 (COMP)   之和,然后可調理該相位的占空比以均分一切電流。當多個 IC 以菊花鏈方式銜接時,一切 IAVG 引腳連到一同,然后導致電流呈現幾個百分點的失衡。憑仗  LTC7851 嚴厲的電流均分規格,規劃師將能夠從現在的 DrMOS 器材中抽取最大輸出電流。
 
瞬態呼應和電壓前饋補償
 
LTC7851 的內置差錯放大器是真實的運算放大器,具大帶寬、高 DC   增益、低失諧和低輸出阻抗。結合運用高開關頻率和低電感值電感器時,其帶寬允許對補償網絡進行優化,以完成很高的操控環路穿插頻率和超卓的階躍負載瞬態呼應。此外,LTC7851 選用一種前饋校正計劃完成了超卓的電壓瞬態呼應功能,該計劃可即時調整占空比以補償輸入電壓的改變,然后明顯地下降了輸出過沖和下沖。這個電路還增加了一個優勢,即能夠使  DC 環路增益不受輸入電壓影響。
 
多相運轉
 
多達 12 個相位能夠以菊花鏈方式銜接,且相互之間同時異相運轉。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,有效紋波頻率乘以所用相位總數。輸出紋波起伏也下降了,下降數值等于所用相位總數。
 
LTC7851/-1 用于單輸出、多相運用時,有必要經過將其 FB 引腳連至 VCC,制止隸屬操控器的差錯放大器。一切電流約束都應該僅用一個連至 SGND  的電阻器設定到相同的值。CLKOUT 信號能夠連至后一個 LTC7851/-1 級的 CLKIN 引腳,以使整個體系的頻率和相位保持一致。
 
結論
 
跟著路由器和交換機規劃變得越來越復雜,電源體系規劃師現在能夠用可橫跨多個渠道擴展的單一 DC/DC 操控器,樹立功率水平不同的多個規劃。運用  LTC7851/-1 時,能夠挑選 1 到 12 個相位,每相電流高達 40A,在功率鏈路中可運用 DrMOS 或電源構件,這使 LTC7851/-1  能夠為要求最苛刻的通訊和網絡產品供給一種高度靈敏的智能處理計劃。
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