多电源系统的监控和时序控制

ADM1191通过 I2C 总线与主控制器通信。通过配置A0和A1引脚的逻辑输入电平，同一系统最多可以支持16个器件的寻址。本地控制器可以将测得的电压与电流相乘，从而计算电源轨的功耗。发生过流状况时，ALERTB信号通过一个中断快速通知控制器，这个关于故障状况的快速报警可以帮助保护系统免遭损坏。

时序控制和监控的结合

大型固定系统，甚至某些高性能插卡，具有许多需要控制和监控的电源轨。图4涉及到一个具有8个电源轨的复杂电源系统的控制。系统的核心是ADM1066它是一款灵活的高集成度超级电源时序控制器Super Sequencer? 可提供完整的电源控制功能，特性包括时序控制、监控、余量微调和编程能力。ADM106x系列中的其它器件还具有温度监控和看门狗功能。

图4. 8轨电源系统的控制

8轨系统具有三个主电源轨：12 V、5 V和3 V.其它电源轨则是利用开关调节器和LDO从这些主电源轨产生。每个调节器具有一路使能输入，它由ADM1066的10路可编程驱动器(PD)输出之一驱动，因此用户可以按照一定的受控顺序使所有电源轨上电。ADM1066具有一个片上电荷泵，可以提升6路PD输出电压以提供外部N-MOSFET的高驱动电压;当需要控制更高电压的电源时，外部N-MOSFET用作电源轨开关。

ADM1066具有片上EEPROM,用以存储电源系统控制参数。ADI公司的实用程序为器件配置提供了便利，大大简化了上电和运行任务，消除了费时的代码开发工作。当系统进一步发展，以及有新器件加入设计时，可以轻松调整电源序列。时序参数和电压跳变点很容易重新编程。这个功能非常有用，可以节省开发时间，降低电路板开发可能延误的风险

数字输出信号--PWRGD(电源良好)、VALID和SYSRST(系统恢复)--由ADM1066在轮询时产生，或者通过中断/数字输入提供，以便将电源系统的状态告知系统微控制器，从而在发生故障时能够采取措施。这种快速通知可以防止电容短路和其它危险状况引发灾难性损害。PWR_ON和/RESET是从系统控制器到ADM1066的数字输入，用以形成完整的系统控制环路。

利用ADM1066进行电源余量微调

在系统开发期间，当设计工程师需要调整电源电压以优化其电平或使其偏离标称值时，可以使用ADM1066的片内DAC来执行电源余量微调。利用这种余量微调特性，可以在电源限制范围内对系统进行全面特性测试，而不需要使用外部仪器。该功能通常是在在线测试(ICT)期间执行，例如：当制造商希望保证受测产品能够在标称电源电压±5%的范围内正常工作时。基于图4所示的电路，用户可以在许多电源轨上实现余量微调。

开环电源余量微调

对DC/DC转换器或LDO等电源进行余量微调的最简单方法，是将额外电阻切换到电源模块的反馈节点中，以改变反馈或调整节点的电压，从而利用DAC迫使输出电压上调或下调所需的幅度。采用这种衰减器(图5)时，可以通过SMBus更新相关DAC输出的值，从而远程命令ADM11066执行电源余量微调。该过程可以利用独立于系统控制环路的开环技术实现。

图5. 开环余量微调

ADM1066最多可以为6个电源执行开环余量微调，它利用6个片上电压输出DAC(DAC1至DAC6)驱动要微调的电源模块的反馈引脚。实现这一功能的最简单电路是利用一个衰减电阻(R3)，将DACx引脚连接到DC/DC转换器的反馈节点。当DACx输出电压设定为与反馈电压相等时，无电流流入衰减电阻，DC/DC转换器的输出电压不发生变化。当DACx输出电压高于反馈电压时，电流流入反馈节点，DC/DC转换器的输出必须下降以进行补偿。要提升DC/DC转换器输出，DACx输出电压设定值须低于反馈节点电压。为降低噪声，如图中所示，可以将该串联电阻分成两个电阻，其间的节点可以通过一个电容去耦到DC/DC转换器的地

闭环电源余量微调

一种更精确、更全面的余量微调方法是在闭环系统中使用类似的电路。图4所示为针对1.2 V输出的一个例子。要微调的电源轨电压可以通过VX2回读，确保将其精确调整到目标电压。ADM1066集成了执行微调所需的全部电路，12位逐次逼近型ADC用于读取受监控电压的电平，6个电压输出DAC用于按照上述方法调整电源电平。这些电路可以配合微控制器等其它智能器件使用，以实现闭环余量微调系统，它可以将DC/DC转换器或LDO电源设定到任何电压，精度为目标值的±0.5%.

为了在要测试的电源轨上实现闭环余量微调，请执行下列步骤：

禁用6路DACx输出。

DACx输出电压设定为反馈节点电压

使能DAC

读取连接到VPx、VH或VXx引脚之一的DC/DC转换器输出的电压。

需要时，提高或降低DACx输出电压以调整DC/DC转换器输出电压。否则就停止，目标电压已经达到。

将DAC输出电压设定为某一值，使电源输出改变所需的幅度(例如±5%)。

重复该过程，直至达到该电源轨所需的电压

步骤1至3确保各DACx输出缓冲器开启时，它对DC/DC转换器输出的直接影响非常小。DAC输出缓冲器的作用是消除上电时的瞬变毛刺,因为缓冲器首先上电并跟随引脚电压，此时它不驱动该引脚。一旦输出缓冲器正确使能，缓冲器输入即切换到DAC,缓冲器的输出级开启，从而消除输出毛刺。

开关调节器的同步

在具有多个电源轨并使用一个以上开关调节器或控制器的系统中，由于内部开关频率的差异，这些器件之间可能会相互作用。这会引起拍频谐波，大幅提高电源噪声，严重影响EMI测试。幸运的是，许多开关控制器和调节器在设计上都支持内部时钟同步。LDO不存在这个问题，但其电流输出有限，并且在大多数情况效率较差，因此有时可能不合需要。

双通道开关调节器ADP2116 就是可同步器件的一个很好的例子。通过SCFG引脚，可将其SYNC/CLKOUT引脚配置为输入SYNC引脚或输出CLKOUT引脚。作为输入SYNC引脚，它可让ADP2116与外部时钟同步，两个通道以外部时钟频率的一半、彼此180°错相工作。

作为输出CLKOUT引脚，它可提供输出时钟，其频率是通道开关频率的两倍且90°错相。因此，一个配置为CLKOUT的ADP2116可以充当主转换器，为所有其它DC/DC转换器(包括其它ADP2116器件)提供外部时钟(图6)。配置为从器件时，它接收主器件的外部时钟并与之同步。通过同步系统内的所有DC/DC转换器，这种方法可防止产生能导致EMI问题的拍频谐波。

图6. 利用外部时钟同步多个ADP2116

结束语

本文讨论多电源系统的处理方法。时序控制器、监控器、调节器和控制器具有非常高的功能集成度，便于设计工程师处理潜在的电源问题，而无需采用全部是分立IC的电路板。这些器件对设计工程师非常有用，可以提高设计成功的概率，降低重新设计的可能性和电路板开发延误的风险。