Maxim Integrated Products представил первый кристалл MAX8688, предназначенный для преобразования аналоговых источников питания в программируемые, цифровые решения систем питания. MAX8688 представляет собой полностью цифровой контроллер/монитор источников питания, в котором для передачи данных используется шина PMBus. Шина PMBus позволяет подключать до 127 источников питания. MAX8688 напрямую подключается к системе управления аналоговым источником питания и обеспечивает выполнение необходимых функций контроля и управления, которые до этого работали только в полностью цифровых источниках питания. За счет функций технологии PowerMind, MAX8688 позволяет достичь при разработке таких преимуществ, как простота конструкции, низкая стоимость и высокая точность.
Высокопроизводительные приложения (серверы, коммутаторы и маршрутизаторы) требуют увеличения функциональной насыщенности и перехода на цифровые решения. Функциональная насыщенность систем возрастает за счет следующих факторов: возможность настройки опций мониторинга, манипулирование уровнями выдачи предупреждений и сообщений о неисправностях, задание алгоритмов обработки сигналов о неисправностях, высокая скорости отклика (микросекунды) при обработке значений различных параметров, задание последовательности обработки.
Современные высокопроизводительные системы используют несколько цепей питания. Такой подход создает дополнительные трудности, связанные с обеспечением заданной последовательности при включении питания и усложняет контроль уровней напряжения. В традиционных аналоговых системах, как правило, это невозможно обеспечить. Кроме того, при аналоговом исполнении системы мониторинга состояния источника питания, которая позволяет значительно повысить надежность системы и сократить время ее простоя, приходилось использовать большое количество различных компонентов.
Сегодня системы в различных финансовых организациях и глобальных телекоммуникационных системах не могут останавливаться в своей работе ни на минуту. Эксплуатация в режиме 24/7 требует точного, гибкого управления системой питания, четкости и быстроты при устранении неисправностей. До появления технологии PowerMind и MAX8688 обеспечить такой уровень функциональности было невозможно, поэтому зачастую использовались цифровые источники питания, несмотря на их скромные количественные характеристики.
Технология PowerMind облегчает переход от аналоговых к полностью цифровым системам. Микросхема MAX8688 решает задачи мониторинга и контроля источника питания и может непосредственно встраиваться в традиционные аналоговые источники питания. MAX8688 позволяет отказаться от устаревшей, медлительной схемы управления источником питания и обеспечивает точность и надежность управления выходным напряжением. Подключение ИС к выводам разрешения, обратной связи и/или входу опорного напряжения, позволяет добиться высокой точности измерений, обеспечить необходимую последовательность включения шин питания и производить настройку уровня выходного напряжения с точностью до ±0.2% во всем температурном диапазоне. MAX8688 обладает широкими возможностями по управлению уровнем выходного напряжения, поэтому она позволяет достаточно просто реализовать такие функции, как увеличение или уменьшение выходного напряжения на фиксированное значение или плавное увеличение выходного напряжения. Для отслеживания значений выходного напряжения, тока и температуры системы MAX8688 использует встроенный АЦП с разрешением 12 бит. Это дает возможность достаточно просто устанавливать множество различных значений порогов срабатывания для выдачи предупреждений или сообщений о неисправностях, а затем осуществлять их обработку с гибкостью присущей цифровому управлению.
При использовании технологии PowerMind обмен информацией между управляющим микроконтроллером и MAX8688 осуществляется через шину PMBus. Использование системного контроллера позволяет организовать регистрацию данных и контроль на уровне всей системы. Микросхема MAX8688 задает пиковую температуру, выходной ток и напряжение. Системный контроллер в фиксированные промежутки времени может для последующей обработки организовать опрос значений параметров каждого источника питания. Благодаря этому, разработчики систем имеют возможность отслеживать информацию о состоянии системы и происходящих в ней событиях, что значительно облегчает поиск неисправностей и их устранение.
MAX8688 предоставляет широкие возможности удаленного управления источниками питания. Зачастую, разработчики вынуждены разрабатывать систему, используя оценочные значения вместо реальных характеристик. Такой подход не всегда приводит к желаемым результатам, что особенно важно при использовании в качестве элементной базы заказных ИС, изготовленных по нормам современных техпроцессов и рассчитанных на максимальные тактовые частоты. Такие ИС, чаще всего, нуждаются в задании уровня напряжения в узком диапазоне, могут выйти из строя при повышенном напряжении, что угрожает целостности данных. Определение корректного уровня напряжения является трудной задачей и требует контроля параметров большого количества готовых изделий. Благодаря удаленному доступу, MAX8688 позволяет избежать появления неисправностей при эксплуатации оборудования и соответствующих затрат на его ремонт. ИС обеспечивает возможность программирования уровня выходного напряжения с шагом до 500 мкВ, а также возможность изменения последовательности включения шин питания и выдачи предупреждений о неисправностях.
Системный контроллер при помощи MAX8688 получает информацию о значении выходного тока для каждого модуля и может управлять выходным напряжением во всей системе. Управляя выходным напряжением подчиненных модулей, можно согласовать общий выходной ток с выходным током основного источника, при этом физическое расстояние между модулями не имеет значения. Обычно эта сложная задача решается в распределенных системах с высоким уровнем резервирования источников питания. Технология PowerMind, реализованная в микросхеме MAX8688, позволяет внедрить ШИМ в аналоговую область. Это обстоятельство упрощает применение новых методов компенсации джиттера выходного напряжения. Предположение о более высоком КПД систем с ШИМ, оптимальности переходных характеристик и пониженном уровне электромагнитного излучения, возможно, найдет подтверждение в будущем, но пока таких данных нет.
Особенностью технологии является простое программное обеспечение (GUI), основанное на удобном для пользователя графическом интерфейсе. GUI позволяет запрограммировать MAX8688 для выполнения задач цифрового управления источником питания, избежать рисков, связанных с переходом на абсолютно новую архитектуру.
В качестве системного контроллера предлагается использовать микроконтроллеры MAXQ2000. При этом программное обеспечение GUI позволяет создать для этого контроллера программу, записать ее во Flash-память и запустить. При включении системы микроконтроллер переписывает в регистры MAX8688 все необходимые значения. Пользовательские значения для программируемых регистров, могут записываться в EEPROM SOT23 объемом 1Кб и при включении питания автоматически оттуда заноситься в MAX8688, что позволяет при необходимости обходиться и без системного контроллера. Такая возможность особенно востребована при необходимости уменьшения габаритов устройства. Производители таких модулей могут записать в MAX8688 значения по умолчанию, которые впоследствии могут быть изменены пользователем. MAX8688 работает в температурном диапазоне от -40°С до +85°С, конструктивно устройство выполнено в 24-контактном корпусе TQFN с габаритными размерами 4мм x 4мм без применения свинца. Напряжение питания ИС +3.3В ±10%, управление напряжением осуществляется в диапазоне от 0В до 5В.
Источник:chipdoc