Digital-DC FAQs 
 

Digital-DC는 효율적인 초소형 동기식 벅 컨트롤러, 적응형 드라이버, 주요 전력 및 열 관리 기능이 하나의 IC에 통합된 혁신적인 혼성 신호 전력 변환 및 관리 아키텍처입니다. 또한 Digital-DC 디바이스에는 100개 이상의 PMBus 명령어에 대한 지원을 포함하여 PMBus를 완벽하게 준수하는 I2C/SMBus 하드웨어 인터페이스가 통합되어 있습니다.

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PMBus는 사용자가 I2C 또는 SMBus™ 하드웨어 인터페이스를 통해 DC-DC 컨버터 회로의 모든 측면을 손쉽게 구성 및 모니터링할 수 있도록 하는 전력 관리 프로토콜입니다. Digital-DC 디바이스는 100개 이상의 PMBus 명령어를 지원합니다. PMBus 사양 및 자세한 정보를 보려면 PMBus 공식 웹 사이트(http://pmbus.org/)를 참조하십시오.

 

예. Digital-DC 디바이스의 작동 접합 온도는 -40 ~ 125°C로 지정되어 있으며, 절대 최대 접합 온도는 150°C입니다.

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내부 전압 레퍼런스의 초기 허용치는 0.4% 미만입니다. 출력 전압 정확도는 회선, 부하 및 온도 조건에 따라 ±1%로 보장되어 있습니다. 총 출력 정확도는 일반적으로 출력 필터 스테이지의 디자인이 적절한 경우 출력 리플 및 과도 변동을 포함하는 구성된 출력 전압의 3% 이내입니다.

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최대 출력 부하는 디바이스 별로 다릅니다. MOSFET이 통합된 ZL2105는 최대 3A까지 공급할 수 있습니다. ZL2005는 동기식 MOSFET 드라이버가 통합된 DC-DC 컨트롤러로, 적절한 외부 전력 부품(MOSFET, 인덕터 및 필터 커패시터)을 선택하여 디자인을 잘하면, 최대 40A의 출력 전류를 제공할 수 있습니다. 출력 전류가 15A 이상인 경우에는 애플리케이션 회로가 권장 열 지침 내에서 안정적으로 작동하도록 열 디자인에 세심한 주의를 기울이는 것이 좋습니다.

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예. Digital-DC 디바이스는 목표 전압을 즉시 달성하도록 구성하거나(커패시턴스 존재 시 제한을 받음) 한자릿수 밀리초와 몇 초 사이의 미리 구성된 값을 토대로 목표 전압까지 단조롭게 상승하도록 구성할 수 있습니다. 또한 초기 최소 시간의 시동 지연은 200ms까지 구성할 수 있습니다.

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예. 모든 Digital-DC 디바이스는 프리바이어스 부하 조건하에서 간단한 스타트업을 제공합니다. Digital-DC 디바이스에는 프리바이어스 전압 레벨에 관계없이 램프업(ramp-up) 타이밍을 동일하게 유지할 수 있는 독특한 기능이 있습니다.

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예. 위에서 설명한 시동 램프 절차를 사용하여 여러 디바이스가 원하는 속도 및/또는 시퀀스로 시작되도록 구성할 수 있습니다. 시퀀싱은 시간 또는 이벤트를 기반으로 할 수 있으며, 하드웨어를 수정하지 않고 PMBus 명령어를 사용하여 재구성할 수 있습니다.

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예. Digital-DC의 출력은 MGN 핀을 사용하여 마지닝할 수 있습니다. 기본 한도는 ±5%로 설정되어 있지만 PMBus 명령어를 사용하여 최저 ±1% 또는 최고 +10%/-100%로 수정할 수 있습니다. +10%의 마진 한도는 과전압 상황에서 민감한 회로를 보호하기 위한 하드웨어 한도입니다.

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예. 모든 Digital-DC 디바이스는 다음 디바이스의 VTRK 핀을 트래킹할 출력에 연결하는 방식으로 다른 전력을 트래킹할 수 있습니다. 트래킹은 동시에(모든 전압이 램프업 및 램프다운 시에만 서로를 트래킹함) 이루어지거나 비례적으로(하나의 전압이 다른 전압을 특정 %로 트래킹함) 이루어질 수 있습니다. 비례적 트래킹의 기본값은 트래킹 디바이스가 트래킹되는 전압의 50%로 따라가는 것이며, 이러한 동작은 DDR 메모리 애플리케이션에 요구됩니다. 이 비율은 전압 디바이더를 사용하여 수정할 수 있습니다.

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예. Digital-DC의 모든 부품은 간단한 PMBus 명령어를 통해 수정하여 다른 전압을 특정 %로 트래킹하거나 해당 목표 전압을 조정하도록 변경할 수 있습니다. 필요한 트래킹 입력 전압 연결이 보드 디자인에 통합되어 있는 경우라도 하드웨어를 변경할 필요가 없습니다. ZL2105는 VTT 종단 전원으로 사용하도록 디자인되어 있어 50% 트래킹(또는 100% 트래킹) 및 전류 싱킹/소싱을 수행할 수 있습니다.

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예. Digital-DC 디바이스는 다양한 입력 및 출력 파라미터는 물론 전력 변환 파라미터까지 모니터링할 수 있습니다. 모니터링 가능한 파라미터의 목록에는 입력 전압, 출력 전압, 출력 전류, 내부 온도, 외부 디바이스 온도, 스위칭 주파수, 듀티 사이클, MOSFET 데드 타임, 팬 속도 등이 포함되어 있습니다. 모니터링 가능한 파라미터의 전체 목록을 확인하려면 제조업체에 문의하십시오.

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예. Digital-DC 디바이스는 해당 스위칭 사이클을 22.5°씩 늘리면서 시작하도록 구성할 수 있습니다. 이렇게 하면 병렬로 연결된 여러 디바이스가 해당 입력 전류를 서로 다른 간격으로 소모하므로 입력에서 소모되는 순간 전류를 줄이고 사용되는 입력 커패시터의 수를 줄일 수 있습니다.

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Digital-DC 디바이스에는 SMBus 주소를 설정하기 위한 핀이 1개 또는 2개가 포함되어 있습니다. 사용자는 이러한 핀을 핀 스트래핑(pin-strapping)하는 방식으로 동일한 물리적 버스에서 사용하는 여러 디바이스에 대해 고유한 버스 주소를 설정할 수 있습니다.

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Zilker Labs는 선택한 파워 트레인 및 목표 분할 주파수, 게인, 위상 마진을 토대로 3개의 계수를 자동으로 계산하기 위한 소프트웨어 툴인 CompZL을 제공합니다. 이 소프트웨어는 결과 보드 플롯(bode plot)을 제공하고 최적의 성능을 위해 PID 계수를 자동으로 조정합니다. 최신 소프트웨어 개정판을 사용하려면 영업 사무소로 문의하시기 바랍니다.

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예. PID 설정은 작동 중에도 변경할 수 있습니다. 이를 위한 PMBus 명령어는 3개의 모든 PID 탭 설정을 동시에 작성합니다. 하지만 작동 중에 PID 탭을 변경하는 것은 가급적 지양하는 것이 좋습니다.

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Digital-DC 디바이스는 입력 저전압 보호, 출력 과전압 및 저전압 보호, 출력 과전류 및 저전류 제한, 디바이스 과열 제한 등과 같은 보호 기능을 지원합니다. 기타 보호 기능에 대한 자세한 정보는 제조업체에 문의하십시오.

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대부분의 Digital-DC 디바이스에는 로우 사이드 MOSFET RDS(ON) 감지 기능과 인덕터 DCR 감지 기능이 모두 통합되어 있습니다. 전류 결함 이벤트에 대한 응답 시간 및 방법은 사용자가 조정할 수 있습니다. 전류 감지 정확도는 사용되는 방법에 따라 다릅니다. 정밀 감지 레지스터는 두 모드 모두에서 정확도를 높이기 위해 사용할 수 있습니다. 또한 이 디바이스는 내부 또는 외부 온도 센서를 통해 사용되는 감지 소자의 일반적인 온도 계수에 대해 조정하는 방식으로 정확도를 높일 수 있습니다.

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Digital-DC 디바이스는 QFN 패키지에 제공됩니다. 이 6mm x 6mm 크기의 패키지는 약 12°C/W의 ΘJ-PCB 및 6°C/W의 ΘJV(접점-비아)를 제공합니다. 이러한 값은 보드 레이아웃, 구리 두께 등에 따라 크게 달라집니다. QFN 패키지에 대한 자세한 정보는 애플리케이션 노트 AN10: ZL2005 및 ZL2105 열 및 레이아웃 지침(Thermal and Layout Guidelines)을 참조하십시오.

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Digital-DC 디바이스는 내부 접점 온도가 125°C에 이르면 종료되도록 사전에 구성되어 있습니다. 내부 접점 온도가 125°C에 도달하면 디바이스가 종료되어 냉각할 수 있습니다. 접점 온도가 사전 구성된 열 한도에서 10°C 밑으로 내려가면 디바이스는 다시 가동을 시도하게 됩니다. 과열 종료 임계값 및 재시도 횟수는 사용자가 구성할 수 있습니다. 디바이스가 과열되지 않도록 하기 위해 열 한도를 130°C 이상으로 설정하는 것은 금지되어 있습니다.

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모니터링되는 결함은 다음과 같습니다.

 

입력 과전압(IOV)은 프로그래밍 가능한 10비트 임계값에 대해 4ms의 샘플링 기준으로 Aux ADC를 통해 모니터링됩니다.

 

입력 저전압(IUV)은 프로그래밍 가능한 6비트 임계값에 대해 하드웨어 비교기를 통해 모니터링됩니다. 종료는 프로그래밍 가능한 저전압 위반 횟수를 초과한 후 게이트 전파 지연 이내에 수행됩니다.

 

출력 과전압(OOV)은 프로그래밍 가능한 10비트 임계값에 대해 하드웨어 비교기를 통해 모니터링됩니다. 종료는 프로그래밍 가능한 과전압 위반 횟수를 초과한 후 게이트 전파 지연 이내에 수행됩니다.

 

출력 저전압(OUV)은 프로그래밍 가능한 10비트 임계값에 대해 하드웨어 비교기를 통해 모니터링됩니다. 종료는 프로그래밍 가능한 저전압 위반 횟수를 초과한 후 게이트 전파 지연 이내에 수행됩니다.

 

과전류(OCP)는 대체 스위치 사이클에 대한 전류 한도를 확인하는 혼성 신호 구현을 통해 모니터링됩니다. 입계값은 풀 스케일 전류의 3%에 대해 양 또는 음의 배수로 설정됩니다.

저전류(UCP)(음의 전류)는 대체 스위치 사이클에 대한 전류 한도를 확인하는 혼성 신호 구현을 통해 모니터링됩니다. 임계값은 풀 스케일 전류의 3%에 대해 양 또는 음의 배수로 설정됩니다.

 

과열(OTP)은 프로그래밍 가능한 10비트 임계값에 대해 4ms의 샘플링 기준으로 Aux ADC를 통해 모니터링됩니다. 그런 다음 측정된 온도가 필터링되므로 4ms의 루프 시간에서 응답 속도가 느려지게 됩니다.

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결함 스프레딩은 디바이스 데이터 시트에 설명된 것처럼 시퀀싱을 수행할 때 가동됩니다. 결함 스프레딩을 수행하려면 디바이스를 SMBus를 통해 연결해야 합니다. 또한 결함 스프레딩은 PMBus를 통해서도 가동할 수 있습니다. 디바이스가 결함을 전송하도록 SMBus_TX_Inhibit는 ‘Transmit Enabled’로 설정하고, 디바이스가 결함을 무시하지 않도록 Fault_Spread_Control은 ‘Act On Fault’로 설정해야 합니다. CFG 핀에 대해 레지스터에 의한 시퀀싱을 활성화하면 이러한 두 비트가 모두 적절히 설정됩니다.

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결함 스프레딩 및 이벤트 기반 시퀀싱을 위한 주소 그룹은 8개의 주소로 제한되어 있습니다. 이러한 제한은 내부 펌웨어 코드 크기를 줄이기 위해 채택된 것입니다. 그룹 내의 다른 디바이스로부터 Power Fail 메시지를 수신하는 디바이스는 즉시 종료되고 적절한 재시작 시퀀싱 순서를 기다리게 됩니다. 디바이스는 다른 디바이스 주소(메시지에 포함된)에서 세 개의 하위 주소 비트를 마스킹하고 결과를 해당 디바이스의 주소와 비교하는 방식으로 메시지가 해당 그룹 내의 다른 디바이스에서 온 것인지 여부를 결정합니다.

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아니오. 파워 사이클링을 수행할 필요는 없습니다. PID 탭 설정 등의 파워 사이클 없이도 거의 모든 구성 명령어를 실시간으로 실행할 수 있습니다. 이러한 새 값을 로드한 후 STORE_USER_ALL 명령어를 실행하면 플래시에 새로운 설정이 저장되며 디바이스는 이후 가동될 때마다 이러한 설정을 로드하게 됩니다.

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하드웨어는 ADC를 통해 Fsw/2(스위칭 사이클의 절반에 이를 때마다 최소 및 최대 전류가 판독됨)의 속도로 전류를 측정하며, 이 ADC의 출력은 결함 관리에 사용됩니다. 그런 다음 ADC의 출력은 측정된 값(READ_IOUT 명령어로 읽을 수 있음)을 저장하기 전에 몇 가지 필터링 단계를 거치게 됩니다. SMBus 처리량은 100us/byte로 제한되어 있으므로 PMBus 명령인 READ_IOUT을 사용하여 리드백 기능을 수행하는 데는 1ms가 걸립니다. 자사의 디바이스를 통해 측정된 전류 값은 3ms ~ 5ms마다 업데이트되므로 3ms 단위보다 빠른 속도로 명령어를 실행하더라도 동일한 값이 보고됩니다.

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Digital-DC 디바이스에는 이 기능을 위한 임계값이 지정되어 있지 않지만 외부 CPU를 통해 일정한 간격으로 전류 판독값을 모니터링하고 일정 기간에 대한 최대 전류 데이터를 제공할 수 있습니다. 이 기능은 향후 출시될 디바이스에 표준 기능으로 손쉽게 추가할 수 있는 부분입니다.

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이 기능을 갖춘 일반적인 아날로그 PWM은 데드타임을 최소화하려고 하지만, 이렇게 되면 데드타임이 너무 낮아져 사용되는 MOSFET의 정전 용량 특성이 변함에 따라(이는 로트마다 다를 수 있음) 크로스 컨덕션이 발생하게 될 수 있습니다. 대신 Digital-DC 아키텍처는 일정한 입력/출력 전압 비율을 토대로 최소 듀티 사이클(이 사이클은 최대의 효율에 해당함)을 확인하여 지속적으로 효율을 최적화합니다. 최저 데드타임 설정에서 항상 최적의 효율이 발생하는 것은 아닙니다. 또한 자사의 알고리즘에서는 파워 트레인 부품 주변에 루프를 폐쇄하므로 계산 시 FET 커패시턴스 또는 다른 파라미터의 변화가 캡처 및 보정됩니다.

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외부 MOSFET이 통합된 Digital-DC 디바이스를 사용하면 약 -10ns(근소한 오버랩)에서 최대 60ns 범위 사이에서 4ns 단위로 데드타임을 설정할 수 있습니다. 자사의 적응형 데드타임 최적화 루틴에는 과도한 크로스 컨덕션을 막는 데 도움을 주는 두 가지 안전 설정이 포함되어 있습니다. 첫 번째는 애플리케이션에 도움이 되는 최소 듀티 사이클 한도를 설정할 수 있도록 하는 최소 듀티 사이클 명령어이며, 두 번째는 언제든지 크로스 컨덕션 기간이 10ns 정도를 초과하지 못하게 해주는 하드웨어 보호 메커니즘입니다.

 

 

일반적인 질문과 답변이 나와 있는 Zilker Labs FAQ도 확인해 보십시오.