Digital-DC 是一項創新的混合訊號電源轉換及管理架構,其於單一IC中,結合了纖小、高效率、同步降壓控制器、可配適性驅動器及主要功率與熱管理功能。 Digital-DC 元件同時也包含了一個符合PMBus 標準的 I2C/SMBus 硬體介面,其可支援超過 100 個PMBus 指令。
PMBus是一項電源管理協定,其能讓使用者透過I2C 或 SMBus™ 硬體介面輕易地配置及監控DC-DC 轉換器電路的所有面向。 Digital-DC 元件可支援超過100 個PMBus 指令。如需 PMBus 規格及更多資訊,請參考PMBus 官方網站
http://pmbus.org/.
Digital-DC 元件與延展性溫度環境相容嗎?
是的。 Digital-DC 元件特適操作於 -40 至125 °C溫度範圍。其絕對最大介面溫度為150 °C。
Digital-DC 元件的參考公差(及輸出精準度)為何?
內部電壓參考的初始公差低於0.4% 。輸出電壓於輸出、負載和溫度條件下保證±1%精準度。總輸出精準度典型值為配置輸出電壓的3%以內,包括輸出漣波和瞬變變異等實現輸出濾波段的適當設計。
每個元件的最大輸出負載都不同。具備內建MOSFET的 ZL2105 可提供達3A。ZL2005 為一具備內建同步MOSFET 驅動器的DC-DC 控制器,透過選擇適當的外部電源零組件(MOSFET 、電感、 和濾波器電容) 並使用良好設計方式,其能產生達40A之輸出電流。對於高於15A的輸出電流而言,針對熱設計的關注是需要的,因其能確保應用電路在建議的熱指南之內可靠地操作。
是的。Digital-DC元件可被配置以瞬間達到目標電壓(由既存電容所限制) 或根據預先配置之值,在單一位數毫秒和幾秒鐘之間一致地爬升至目標電壓。具備初始極小時間的開機延遲也能被配置至達200 ms。
是否提供欲置偏壓( pre-bias )開機功能?
是的。所有 Digital-DC 元件均提供 一致性開機至欲置偏壓負載。Digital-DC 元件的一個獨特功能,是其能維持同樣的爬升時間而不論欲置偏壓電壓位準為何。
Digital-DC 元件是否可進行多重元件間的定序?
是的。運用前述的開機爬升程序, 多個元件可被配置以透過任何想要的速率及/或順序啟動。定序的方式可以根據時間或事件而定,並可使用PMBus 指令重新配置,不需修改硬體。
是的。Digital-DC上的輸出可透過切換MGN 針腳進行餘裕調整。default限制可設定±5%, 但可利用PMBus指令修改為低如±1% 或高如+10%/-100%。+10% 餘裕限制是硬體限制,用來保護敏感的電路不受過壓狀態影響。
是的。任一Digital-DC元件均可透過連接以下元件的VTRK 針腳至被追蹤的輸出,而追蹤任何其他供應。追蹤可是同時進行(所有電壓只在ramp-up 及 ramp-down時互相追蹤) 或比例式 (電壓間以透過特定的%追蹤) 的。比例式 default是使追蹤元件遵循被追蹤電壓的50%,其為DDR 記憶應用所必須的。此比例可透過電壓分壓器修改。
可否在不修改硬體的前提下配置元件以進行追蹤,或用來穩壓於其自身的目標電壓?
是的。 所有Digital-DC元件均可透過簡單的PMBus 指令修改,以在特定百分比或穩壓於其自身目標電壓時,於追蹤其它電壓間改變。如果板面設計包含必要的追蹤輸入電壓連接,則不需變更硬體。ZL2105 已被設計用來用作VTT 終端供應,如此其可進行50% 追蹤(或100% 追蹤) 及輸入/輸出電流追蹤。
是的。Digital-DC元件可監控各式輸入和輸出參數,以及功率轉換參數。一部分可監控名單包括輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、內部溫度、外部元件溫度、切換頻率、工作周期、MOSFET 停滯時間及風扇速度。可監控參數之完整清單請洽工廠。
Digital-DC 元件是否可支援元件間的相位間隔?
是的。Digital-DC元件可被配置以於22.5° 增量開始其切換週期。此允許多個元件並聯以於間隔時間汲取輸入電流, 如此減少來自輸入的瞬間電流,並使其能運用較少的輸入電容。
當於SMBus上運用多重元件時,如何設定元件位址?
Digital-DC元件包括一或兩個設定SMBus 位址的針腳。透過銜接這些針腳,使用者能針對已用於相同實體匯流排的多重元件,設定獨特的匯流排位址。
Zilker Labs 提供軟體工具 CompZL, 以根據所選定的動力系統提供3 個係數的自動計算,其標的涵蓋頻率、增益及相位餘裕。此軟體將提供結果波德圖,並自動調整PID 系數以達到最佳效能。請與您的業務辦公室聯繫,以取得最新軟體修正資訊。
是否可在不需電源重啟的條件下,在進行中改變PID tap ?
是的, 您可以在進行中改變PID 設定。用來執行此動作的PMBus 指令將同步寫入三個PID tap設定。然而我們不建議在操作中改變PID tap。
Digital-DC元件所支援的保護特點包括輸入欠壓保護、輸出過壓和欠壓保護、輸出過電流和欠電流限制、和元件過熱限制。如需了解其它保護特點,請與工廠聯繫。
建置於Digital-DC 元件的電流限制為何? 感測精準度為何?
大部分Digital-DC元件均包含低壓端MOSFET RDS(ON)感測及電感DCR 感測。其響應時間及對電流錯誤事件的方法可由使用者調整。電流感測的準確度取決於所用的方法; 精確度感測電阻可用於兩個方式以達到更高準確性。另外, 元件可使用內部或外部溫度感測器來針對所用感測元素的典型溫度系數校準,以達到更高準確性。
Digital-DC元件採用QFN 封裝。此6mm x 6mm 封裝特適於近 12°C/W的ΘJ-PCB 及6°C/W 的 ΘJV (接面至貫孔) 。其值主要取決於板面佈局、銅厚度。關於QFN 封裝更詳細資訊, 請參閱Application Note AN10: ZL2005 及 ZL2105 散熱及佈局指南。
Digital-DC元件的熱限制為何? 熱關機限制是否可更改?
Digital-DC元件被預配置來在內部接面溫度達125°C時關機。一旦內部接面溫度達125°C時,此元件將關機以冷卻元件。一旦接面溫度降至趨近預配置熱限的10°C 以下時, 元件將試圖再開機。過熱關機門檻和重試數量可由使用者配置。但不允許將熱限制設定於130°C以上,以防止對於元件的熱過壓。
錯誤監控內容如下:
輸入過壓(IOV) 由輔助ADC ,針對10位元可編程門檻以4ms 採樣率監控。
輸入欠壓 (IUV) 由硬體比較器針對6 位元可編程門檻進行監測。關機可在欠壓異常超過設定次數時,於閘極傳輸延遲時間內達成。
輸出過壓(OOV) 由硬體比較器針對10 位元可編程門檻監測。停工是成功的在門傳播延遲之內在超電壓侵害以後的一個可編程式的數字。關機可在過壓異常超過設定次數時,於閘極傳輸延遲時間內達成。
輸出欠壓 (OUV) 由硬體比較器針對10 位元可編程門檻監測。關機可在欠壓異常超過設定次數時,於閘極傳輸延遲時間內達成。
過電流 (OCP) 是透過混合訊號建置監測,其於切換週期上檢視電流限制。此門檻被設定為全刻度電流的正或負3%之倍數。
欠電流(UCP) (針對負向電流) 透過混合訊號建置監控,其於輪替切換週期上檢查電流限制。此門檻被設定為全刻度電流的正或負3%之倍數。
過溫度(OTP) 由輔助ADC 針對10 位元可編程門檻以4ms 採樣率監控。所量測的溫度之後被過濾,因其會減慢來自4 ms迴路時間的響應。
如何在多重Digital-DC 元件間建置Fault spreading?
如描述元件產品資料表所述,當定序開始時, Fault spreading便將開啟。 Fault spreading要求元件透過SMBus連接。 Fault spreading也可透過PMBus開啟。SMBus_TX_Inhibit 需被設定為‘Transmit Enabled’,如此元件才能傳輸錯誤,而Fault_Spread_Control 必須設定為‘Act On Fault’ ,如此元件才不會忽略錯誤。在CFG 針腳由電阻致能定序可適當地設定這兩項控制。
針對Fault spreading和事件定序的位址群組,其限制為8 個位址。這是用來縮減內部軔體編碼大小。一個從其群組中的任何其他元件接收到電源失敗訊息的元件,將立即關閉,並等候重新啟動的適當定序命令發生。元件將界定是否訊息是從其群組中其它元件而來,其方式為掩蓋其他元件位址(包含於訊息中)較低的三位址位元,並與自身的位址進行結果比對。
在 CPU 設定客製元件配置後,Digital-DC 元件是否需要重開電源?
不需要。幾乎所有配置指令都可即時發佈,而不須任何電源重啟, 包括PID tap設定。在負載這些新值後發布一個STORE_USER_ALL 指令,將使新設定存在快閃記憶體中,之後元件將在每次供電後負載這些設定。
硬體以Fsw/2之速率(最小和最大電流以每半個切換週期讀取)透過ADC量測電流,而此ADC 的輸出則用來進行錯誤管理。之後ADC 輸出在儲存測量值之前進入一過濾階段, 其可以READ_IOUT 指令讀取。SMBus 傳輸量限制為100us/byte, 其大約需1ms 來使用PMBus 命令READ_IOUT執行回讀功能。由我們的元件所量測的電流值,每3ms 至5ms更新一次,因此如果下指令的速度快於3ms,所報告的值將是一樣的。
有沒有提供針對電流量測的“max hold” 功能?
Digital-DC元件並沒有任何針對此功能的門檻, 但外部CPU 能在定期的間隔監測電流讀取,並在特定時間提供最大電流資料。這是我們能輕易地包含於未來元件,以作為標準作用的部份。
具備此特點的類比PWM嘗試使dead-time減到最小,但如此做也許會降的過低,因為所用的MOSFET電容值特性之變異而產生的跨導會開始發生影響。 (此可逐量變異) 。我們的Digital-DC架構嘗試透過根據給定/輸入/輸出電壓率(此極小工作周期對應於高效率)尋找最小工作周期,而最佳化效率。其最適效率點,並不永遠發生於最低dead-time設定。此外, 我們的演算法會在動力系統零組件周邊關閉其迴路,如此FET 電容或其它參數的變化將被取得,並於我們的演算中獲得補償。
可配置之最小MOSFET deadtime 為何?
具備外部MOSFET的Digital-DC 允許您在-10ns (輕微的重疊) 至60ns 間的任何點,以4ns 步幅設定dead-time。我們的可配適dead-time最佳化程序擁有兩個安全設定,能幫助防止過多跨導: 有一個極小工作周期指令可讓您設定最小工作周期限制,其對您的應用是實用的。而硬體保護機制則能於任何時間避免任何高於10ns的跨導週期。