這些更小的線寬使一些數字功能得以實現，而以前在模擬 IC 上是不可行的。具電壓、電流和狀態信息數字回讀的電源控制器在提供電源功能的同一個芯片上實現了。線寬減小的一個附帶好處是，使用典型的小型數字工藝制造 IC 時，可以將 DMOS 晶體管包括進來。這些 DMOS 器件可以應對高壓和大電流，允許在同一個器件上全面集成電源轉換器、開關穩壓器以及電源和控制功能。

　　雙極型電路的技術進步逐步導致產生更好的基準、放大器和 RF IC。這些進步是由電路系統的精細化和優化、而不是由任何類型的工藝技術突破導致的。模擬 IC 競爭格局使所有制造商都常備不懈地努力改進產品。不過，應該提到的一點是，既然模擬 IC 性能是基于真實世界參數，那么這些 IC 最終就有可能達到理論上的性能極限。一旦接近理論上的性能極限，進一步改進就不可能了。這就是為什么今天最暢銷、使用最廣泛的 IC 仍然是 20 多年以前設計的，而且在此期間沒有任何改變。

2 數字電源系統管理 (DPSM)

　　在這樣的背景下，要為最終產品配置數字電源系統管理解決方案，系統設計師必須做哪些事情? 一個主要目標將是，設計一個能夠非常容易地通過數字通信總線配置和監視的系統。這將通過運用以下各種總線之一實現：I2C、SMBus 或 PMBus。這些總線中的任何一種都能夠實現按需遙測功能，以設定、監視、更改和記錄系統內任何 PoL 轉換器配置的電源參數。圖1所示是對這種系統的簡要說明。

　　正如在這個例子中可以看到的那樣，這些 PoL 轉換器采用了 3 種不同拓撲配置。圖1中最上面的轉換器采用了一個電源系統管理器芯片和一個傳統 DC/DC 轉換器。該 DC/DC 轉換器可以采用任何類型的拓撲和任何程度的集成，因為這是電源系統管理器，通過通信總線連接控制和監視該轉換器。中間的 PoL 轉換器集成度更高，也就是說，DC/DC 轉換器有內置電源系統管理 (內置在同一封裝中)。最后，圖中最下面的 PoL 轉換器是一個緊湊型模塊，在一個外殼中納入了電源系統管理器、DC/DC 轉換器以及所有相關的外部組件 (凌力爾特公司稱這類模塊為 μModule? 穩壓器)。

　　凌力爾特公司提供廣泛的器件選擇，以使系統設計師能夠選擇怎樣用系統管理器以及與其相關的 PoL DC/DC 轉換器配置他們的數字電源系統需求。圖 2 顯示了 LTC3884 的原理圖，該器件是一款雙輸出多相 (PolyPhase?) 降壓型控制器，適用于具數字系統電源管理的超低 DCR 檢測應用。

　　LTC3884 在 4.5V 至 38V 輸入電壓范圍內工作，提供兩路大電流輸出，具基于 I²C 的 PMBus 兼容串行接口。該控制器采用恒定頻率電流模式架構，其獨特的電路提高了電流檢測信號的信噪比，從而在超低 DCR 應用中提供了卓越的性能。可編程環路補償使該控制器能夠以數字方式補償。開關頻率、通道調相輸出電壓、以及器件地址都可以通過數字接口以及外部配置電阻器設定。此外，可以通過數字接口設定參數，或者將參數存儲在 EEPROM 中。兩路輸出都有獨立的電源良好指示器和故障功能。最后，具 GUI 的凌力爾特 LTpowerPlay? 軟件開發工具 (稍后更詳細地介紹) 支持該器件。

　　有些應用可能需要 PoL 轉換器有更高的集成度，尤其是輸出電流不是很高的應用，例如在 4A 至 6A 范圍。針對這類情況，凌力爾特開發了 LTC3815，該器件是一款具數字系統電源管理的 6A 單片同步降壓型轉換器，參見圖 3。這款 PoL 轉換器采用一個可鎖相控制接通時間的恒定頻率、電流模式架構以提供極快的瞬態響應，并允許在所要求非常短的接通時間工作，以在高開關頻率調節低輸出電壓。輸出電壓可用單個外部電阻設定在 0.4V 至 75% 的輸入電壓范圍，或者用外部電壓基準通過基準輸入引腳來設定。可以通過標準 PMBus 接口以小至 0.1% 的增量對輸出進行上升或下降 25% 的裕度調節。

　　LTC3815 的工作頻率可用一個外部電阻器編程在 400kHz 至 4MHz 范圍，或者針對開關噪聲敏感應用而言，可同步至一個相同范圍的外部時鐘。最后，其串行接口還可以用來回讀故障狀態以及時間平均 (~4ms) 及峰值輸入 / 輸出電流、輸入 / 輸出電壓和溫度。

3 面向DPSM產品的 LTpowerPlay 通用 GUI

　　用 DPSM 產品設計的系統有一個關鍵優勢，即憑借合適的 GUI 能夠非常容易地與系統內每個單獨的 PoL 轉換器通信。因此，從一開始，凌力爾特公司就決定開發一個能夠作為完整開發平臺使用的 GUI，且該 GUI 要能夠非常容易地與凌力爾特 DPSM 產品線中提供的不同類型的產品一起使用，這就是基于 LTpowerPlay 窗口的開發環境。這個軟件不僅使同時控制和監視多個 PMBus 支持的凌力爾特器件非常容易，而且還允許實時修改 DC/DC 轉換器配置，以及向每個器件的內部 EEPROM 下載系統參數。這就允許在軟件中調節系統配置，而不是求助于久經時間考驗的傳統方法來更換組件和用電烙鐵在電路板上重新連線，因此縮短了設計開發時間。不過，優點并未到此為止。最終系統在諸如數據中心等現場中部署完畢后，負責人可以利用這個 GUI，通過合適的接口，簡便地更新 PoL 轉換器的工作參數，完成對系統的實時調節。圖 4 顯示了凌力爾特 LTpowerPlay 狀態顯示板的一個典型屏幕截圖，當用戶查詢系統時，會看到這樣的屏幕顯示內容。

　　這款軟件開發系統支持所有凌力爾特 PMBus 產品，可幫助設計師在系統最初開發以及之后安裝在用戶處時快速調試系統。該開發系統允許快速和簡便地監視、控制及調節電源電壓和各種限定值，并允許快速、簡便地實現電源排序。此外，生產裕度測試也可以簡便地用幾條標準 PMBus 命令執行。

4 結論

　　數據通信、電信或存儲系統如果擁有數字電源管理功能，就可為系統設計師開發“綠色”電源系統提供必要的工具，使這些電源系統能夠在負載點、電路板、機架級甚至安裝后以最低能耗滿足目標性能要求 (計算速率、數據傳輸速率等)。這就降低了基礎設施成本以及產品壽命期內的總體擁有成本。雖然采取傳統的烙鐵和重新布線的方法來調試硬件系統可能會得到樂趣，但是 DPSM 的軟件可編程性卻可顯著地節省通常與這類工作有關的調試時間。