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亚德诺新闻
利用PMBus数字电源系统管理器进行电流检测——第二部分(三)
发布时间:2022-06-15        浏览次数:179        返回列表
 

OC/UC故障监控

对于为高值负载供电的电轨,可能需要保护负载,避免受过电流状况的影响。LTC2974/LTC2975中集成了输出电流监控器。专用硬件允许用户配置通道,在监控器检测到过电流或欠电流条件时关断。这些器件提供电压和电流监控功能,这意味着当输出电压或输出电流超过用户定义的限值时,通道将会关断。电压监控器和电流监控器组合集成在VOUT_EN逻辑内部。本文部分中的表1汇总了所有PSM管理器的这一功能。

 

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18.IOUT OC/UC故障/警告限值

故障监控器是具有用户可调阈值的采样比较器。该比较器每12.1 µs采样一次,并允许用户根据用户定义的设置降低输出噪声。只有当故障持续出现多次,或者超出delay_count设置限值,才会触发监控器。这本质上是一个基于时间的滤波器。delay_count可以设置为7,可以针对OC事件提供84 µs的去毛刺响应。这样,在提示出现较宽脉冲的故障时,就不会检测到这些窄毛刺。在负载和管理器之间插入任何RC滤波器都会增加额外延迟。该滤波器会减小毛刺幅度,但会延长监控器的响应时间。数据手册建议的时间常数为开关频率的十分之一,这段时间不是太长,不会导致通过滤波器的延迟比监控器响应时间长得多。对于需要快速OC响应的静音电源,可选择200 Ω/10 nF或2 µs延迟。对于高噪声电源,1 kΩ/0.1 µF RC会导致100 µs延迟。这个延迟可能看起来很长,但它比ADC读数更快,后者可能约为100 ms。

欠压监控将检测输出中的低电流和反向电流问题。低电流状态是轻负载下的典型状态,不应出现UC故障。但是,测量的输出电流值包含负值。虽然通常不使用欠电流监控,但可以通过将IOUT_UC_FAULT_LIMIT设置为负值,用它来检测反向电流条件。要禁用UC故障检测,将IOUT_UC_FAULT_RESPONSE设置为忽略,将IOUT_UC_FAULT_LIMIT设置为较大的负值。默认设置为–1 A。

虽然LTC2971/LTC2972不提供OC故障检测,但该器件具有OC警告功能,会根据ADC输出电流测量值拉低alertB。警告会拉低alertB,并更新STATUS_IOUT寄存器。基于ADC的读数会导致响应更慢,并通过硬件引脚和PMBus®寄存器用作状态指示器。可以将alertB连接至CONTROL引脚,以关断该通道。或者微控制器可以通过声明中断来响应alertB,并驱动CONTROL引脚或发出PMBus命令来关闭通道。将alertB连接至CONTROL的缺点是任何警告或故障都会关断该通道。

使用LTC2971/LTC2972/LTC2974/LTC2975上的TSENSE引脚来补偿电感DCR时,可通过温度监控来关断通道。过温故障、警报限值和故障响应可以逐通道调整,以适合应用需求。也就是说,它可以用于关断单个通道,不是一种全局(整个芯片)设置。

 

电流回读L11格式

从PSM器件回读的十六进制值采用L11格式。无论是读取LTC2977(ADC高分辨率模式)上的READ_VOUT寄存器,或是读取LTC2975/LTC2974/LTC2972/LTC2971上的READ_IOUT寄存器,L11格式都是一种符号值,包含5位指数和11位尾数。

L11格式支持电流测量的极性。它是一种符号格式,允许READ_IIN和READ_IOUT寄存器向系统主机提供有关电流方向的信息。LTC2974/LTC2975提供输出电流的欠电流阈值。负值可用来关断吸收过多反向电流的通道。

关于L11格式,有一点需要注意,就是粒度。LTC2971/LTC2972/LTC2974/LTC2975数据手册显示了一个表,其中列出了各种电流范围内的READ_IOUT值的粒度。其中有一个固有粒度,这是因为L11十六进制格式,而不是受器件的ADC或任何其他硬件限制。表中还列出了MFR_READ_IOUT粒度,可用于比较。MFR_READ_IOUT值是一种自定义格式,提供更高的分辨率,在高于2 A时具有2.5 mA粒度。限制范围为±81.92 A。如果板主机CPU/FPGA需要将L11转换为浮点,它可以向任一寄存器发出读取请求。READ_IOUT寄存器在电流低于2 A时分辨率更高,且没有81.92 A限制,但MFR_READ_IOUT值将解析为最接近的2.5 mA。

 

编程PSM器件和LTpowerPlay

与整个LTC297x器件系列一样,对PSM器件进行编程并成功首次启动硬件是非常有益的。使用LTpowerPlay是非常简单的方法。LTpowerPlay可以免费下载,并在Windows®上运行。该软件有一个内置的编程工具,它可以获取您保存的配置数据,并将其写入器件的EEPROM。上电启动后,芯片自动从EEPROM加载其RAM,并准备自动运行。

无论您是LTpowerPlay新用户还是高级用户,都可以使用LTpowerPlay基于软件的电源配置和调试工具来学习如何配置、设计、评估、诊断和调试。如果您不打算使用LTpowerPlay进行编程或提供遥测,下载Linduino C代码示例是另一种解决方案。LTSketchbook压缩文件中提供了代码示例。

 

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19.LTpowerPlay是一款功能强大、基于Windows的开发环境支持ADI公司的数字电源系统管理(PSM)产品

创建.proj文件的检查清单:

        确保每个PSM器件在PMBus上有的地址(硬件绑定)。

        在每个输出通道上设置IOUT_CAL_GAIN。

这是RSENSE、电感DCR,或计算得出的IMON值。

        在测量输入电源电流(LTC2971/LTC2972/LTC2975)的每个器件上设置IIN_CAL_GAIN。

        设置与温度相关的配置(例如MFR_IOUT_CAL_GAIN_TC、MFR_IOUT_CAL_GAIN_TAU_INV、MFR_IOUT_CAL_GAIN_THETA)。

        设置IOUT_OC_FAULT_LIMIT和IOUT_OC_FAULT_RESPonSE (LTC2974/LTC2975)。

        设置IOUT_UC_FAULT_LIMIT和IOUT_UC_FAULT_RESPonSE (LTC2974/LTC2975)。

        提示:使用LTpowerPlay中的配置向导来简化文件生成过程。

 

总结

ADI的DPSM LTC297x器件是混合信号PMBus IC,可测量和监控电源电流。本文展示了各种检测方法,其中包括电阻分流、电感DCR和IMON。通过以OC/UC故障监控的形式提供另一种级别的保护,为该系列的功能集添加了电流测量功能。这些器件使任何电源具有监测、监控和测量电压和电流的能力。对于高值供电轨,这些特性非常有用。LTC297x提供配置器件的PMBus寄存器的能力,让您在设计阶段的任何时点都能更灵活地更改电路板设计,甚至将电路板部署到现场之后也能更改。

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