數字電源管理架構的探討

隨著電源技術的發展，數字電源管理技術越來越多地應用于各類系統中。當今的大多數系統除了主要的CPU、邏輯電路FPGA、DDR等數字芯片外，就只剩下電源管理芯片了，因此電源管理芯片的可控性和集成度就顯得極為重要了，數字電源管理正是順應了市場的這種需求。

數字電源管理的幾種主要架構

隨著電源管理技術的發展，數字電源管理逐步成為業界公認的發展方向，I2C/SMBus物理接口成為通用的標準數字電源管理接口，PMBus協議也成為通用數字電源管理協議。但是在不同的應用階段和應用環境下，數字電源管理技術也衍化為幾種不同的系統架構。

使用集中式的數字電源管理IC+模擬電源產品， 這種架構多見于幾年前的設計。由于系統廠商對于電源監測和控制的需要，而數字控制式電源產品的相對稀缺，這種架構暫時可以滿足系統設計廠商的需求，從而被廣泛應用于各種高性能系統。這種架構的特點就是使用帶有電壓、電流采樣的專用數字IC，對每個分立式的模擬電源的輸入輸出電壓、電流等進行采樣然后經過系統分析進行調節或者輸出到主控IC。這種架構我們可以稱之為集中式數字電源管理架構(圖1)。這類方案的代表作為Linear Technology的LTC2978。

圖1，集中式數字電源管理架構。

單個電源管理IC集成多路電源軌，系統主控IC通過總線對各個電源軌進行監控。這種系統架構也就是我們通常所說的PMIC架構。這種架構多用于小維型系統，例如手持設備等。這種系統一般情況只需使用單個PMIC來管理整個系統。系統主控IC通過PMIC的I2C/SMBus接口直接管理各個電源軌，達到高效和高集成度的目的。這類產品的代表作有Intersil公司的ISL9305H，這個產品在單個芯片中集成了兩路開關穩壓器和兩路線性穩壓器，使用I2C的標準接口與主控IC進行通信，達到高集成度和可控性的目的。

使用帶有I2C/SMBus接口的專用數字電源產品，系統主控IC通過總線對各個分立式電源軌進行管理，這種架構的特點是使用通用的數字式電源管理產品，每個系統電源軌通過獨有的地址連接到系統總線上，主控IC通過地址對相應的電源軌進行監測和控制。這類產品的代表作有Intersil的Zilker Labs數字電源產品系列(圖2)。

圖2，分布式數字電源管理架構。