LTC?3883/-1 是一款具有數字電源系統管理、高性能模擬控制環路、片內驅動器、遠端輸出電壓檢測和電感器溫度檢測功能的通用、單通道、多相能力降壓型控制器。為了最大限度地減小解決方案尺寸和成本，LTC3883/-1 具有凌力爾特正在申請專利的自動校準例程，用于測量電感器的 DC 電阻，以便在測量電感器兩端的逐周期電流時獲得準確的輸出電流測量值 （無損 DCR 檢測）。

數字電源管理

在當今的數據中心系統中，挑戰在于通過在系統的各個級別（包括負載點、電路板、機架甚至安裝級別）盡可能提高效率來“走向綠色”。例如，通過將工作流路由到盡可能少的服務器，關閉當時不需要的服務器，可以降低整體系統功耗。要做到這一點并滿足系統性能目標（計算速度、數據速率等），唯一的方法是實施一個全面的數字電源管理系統，以監控所有級別的實時功耗數據。

過去，設計人員使用包括監控器、時序控制器、DAC和ADC在內的IC抓包拼湊而成的數字電源管理解決方案。除了此類解決方案固有的復雜性外，它們還缺乏易于擴展的能力，需要為未來的系統升級進行大量的前期規劃。LTC3883/-1 通過在 DC/DC 控制器中組合所有數字電源管理功能，消除了這種復雜性。其結果是一個易于使用、強大且靈活的負載點 （POL） 電源管理解決方案。

LTC3883/-1 能夠自主運作或通過一個業界標準 I 進行通信2C串行總線與系統主機處理器，用于命令、控制和報告遙測數據。這樣就可以直接從 LTC3883/-1 監視關鍵操作信息，例如實時電壓、電流和溫度，這些信息可用于動態優化系統性能和可靠性。通過訪問這些數據，可以預測電力系統故障并采取預防或調解措施。

重要的穩壓器參數（如輸出電壓和電流限值、裕量調節電壓、過壓和欠壓監控限值、啟動特性以及時序和故障響應）也可以通過串行總線直接編程，而無需使用電阻器、定序器和監控IC等外部元件。

數字電力系統管理使快速高效地開發復雜的多軌系統成為可能。LTpowerPlay進一步簡化了設計?軟件，可實現基于 PC 的電路板監控和參數調整。這允許設計人員調試和執行在線測試（ICT），而無需任何電路板重新布線或組件修改。

功能概述

LTC?3883 / -1 是一款單輸出同步降壓型 DC/DC 控制器，具有集成的功率 FET 柵極驅動器和一個能夠多相至六相的模擬電流模式控制環路。該頻率可在 250kHz 至 1MHz 范圍內設定，如果一個外部振蕩器可用，則內部鎖相環使 LTC3883/-1 能夠與相同范圍內的任何頻率同步。

圖2.高效率 500kHz 1.8V 降壓轉換器，具有 DCR 檢測功能。

LTC3883/-1 具有優化的柵極驅動器死區時間，以最大限度地減小開關損耗和體二極管導通，從而在所有操作條件下保持高效率。它支持寬V型在范圍為 4.5V 至 24V 和 A V外范圍為 0.5V 至 5.5V。精密基準、12 位 DAC 和溫度補償模擬電流模式控制環路可實現 ±0.5% DC 輸出電壓精度，集成的高端輸入電流檢測放大器可實現電感 DCR 的精確輸入電流檢測和自動校準。

16位數據采集系統提供輸入和輸出電壓及電流、占空比和溫度的數字回讀。重要測量值的峰值可由用戶回讀。關鍵控制器參數可通過 PMBus 進行編程。故障記錄功能包括一個中斷標志和一個非易失性存儲器中的黑匣子記錄器，用于存儲故障發生前的工作條件。

LTC3883 的特點是片內 LDO 穩壓器用于提高集成度，而 LTC3883-1 則由一個外部 5V 偏置電壓供電以提高效率。兩款器件均采用耐熱性能增強型 32 引腳 5mm × 5mm QFN 封裝，工作結溫范圍為 –40°C 至 105°C（E 級）或 –40°C 至 125°C 工作結溫（I 級）。

PMBus控制

LTC3883/-1 PMBus 接口允許對關鍵電源參數進行數字編程以及重要實時條件的回讀。參數配置可以使用凌力爾特的 LTpowerPlay 開發軟件下載到內部 EEPROM。圖 5 顯示了基于 PC 的 LTpowerPlay 開發平臺，該平臺具有 USB 到 I2C/SMBus/PMBus 適配器。一旦根據需要配置了器件，它將在沒有主機控制的情況下自主運行，因此不需要進一步的固件或微控制器。

圖3.使用LTpowerPlay軟件的完整開發平臺。

PMBus 支持對以下電源參數進行編程：

輸出電壓和裕量電壓

基于電感溫度的溫度補償電流限制閾值

開關頻率

過壓和欠壓高速監控器閾值

輸出電壓開/關時間延遲

輸出電壓上升/下降時間

輸入電壓開/關閾值

輸出軌開/關

輸出軌邊際高/邊際低

對內部/外部故障的響應

故障傳播

PMBus 允許用戶監控以下電源條件：

輸出/輸入電壓

輸出/輸入電流

內部芯片溫度

外部電感器溫度

部件狀態

故障狀態

系統狀態

峰值輸出電流

峰值輸出電壓

內部/外部峰值溫度

故障日志狀態

模擬控制回路

LTC3883/-1 可針對多種功能進行數字編程，包括輸出電壓、電流限制設定點和排序。然而，控制環路仍然是純模擬的，提供最佳的環路穩定性和瞬態響應，而沒有數字控制環路的量化效應。

圖4比較了帶模擬反饋控制環路的控制器IC與帶數字反饋控制環路的控制器IC的斜坡曲線。模擬環路具有平滑斜坡，而數字環路具有離散步進，這可能導致穩定性問題、較慢的瞬態響應、某些應用中更需要的輸出電容，以及由于量化效應而導致PWM控制信號上的更高輸出紋波和抖動。

圖4.LTC3883 的模擬控制環路與數字控制環路的關系。模擬環路具有平滑斜坡，而數字環路具有離散步進，這可能導致穩定性問題、較慢的瞬態響應、某些應用中更需要的輸出電容，以及由于量化效應而導致PWM控制信號上的更高輸出紋波和抖動。

電流模式控制環路可產生最佳的環路穩定性、逐周期電流限制以及對線路和負載瞬變的快速準確響應。簡單的環路補償與工作條件和轉換器配置無關。支持連續、不連續和突發模式電感電流控制。?

電感直流電阻自動校準

使用電感的直流電阻而不是檢測電阻來檢測DC/DC轉換器的輸出電流有幾個優點，包括降低功率損耗，降低電路復雜性和成本。但是，額定標稱電感DCR與實際電感DCR之間的任何差異都會導致測量輸出電流和峰值電流限值成比例誤差。

電感器 DCR 相對于其標稱值的容差可由 LTC3883/-1 使用 Linear 正在申請專利的算法進行測量和補償。只需通過PMBus命令完成簡單的180ms校準程序，同時轉換器處于穩態狀態，負載電流足夠大，可以進行準確的輸入和輸出電流測量。

電感器溫度由 LTC3883/-1 精確測量，以在整個工作溫度范圍內保持準確的電流回讀。LTC3883 動態模擬從外部溫度傳感器到電感器內核的溫升，以考慮電感器的自發熱效應。這種正在申請專利的算法簡化了外部溫度傳感器的放置要求，并補償了從電感磁芯到主散熱器的顯著穩態和瞬態溫度誤差。

多個 IC 系統

大型多軌電源板通常由一個隔離的中間總線轉換器組成，該轉換器將背板的–48V轉換為較低的中間總線電壓（IBV），通常為12V，分布在PC卡周圍。單個負載點 （POL） DC-DC 轉換器將 IBV 降壓至所需的電源軌電壓，通常范圍為 0.5V 至 5V，輸出電流范圍為 0.5A 至 120A。這些電路板人口稠密，數字電源系統管理電路無法占用太多的 PC 板空間。

高性能 LTC PMBus 控制器（如 LTC3883/-1）和配套 IC（如 LTC2978）高效、無縫地協同工作，以滿足當今復雜電路板的嚴格數字電源管理要求。其中包括排序、電壓精度、過流和過壓限制、裕量調節、監控和故障控制。這些器件的任意組合使得時序設計成為適用于任意數量電源的簡單過程。通過使用基于時間的算法，用戶可以通過簡單的可編程延遲以任何順序動態地對電源軌的打開和關閉進行排序。使用1線SHARE_CLK總線和一個或多個雙向通用IO（GPIO）引腳可實現跨多個芯片的時序控制。

LTpowerPlay軟件

LTpowerPlay軟件可以輕松同時控制和監控多個支持線性PMBus的設備。通過將系統參數下載到 LTC3883/-1 的內部 EEPROM 來實時修改 DC/DC 控制器配置。這允許在軟件中調整系統配置，而不是訴諸交換組件和手動重新布線板的繁瑣任務，從而縮短了設計開發時間。圖5顯示了如何控制輸出電壓、OV/UV保護限值和開/關斜坡。波形顯示輸出電壓的軟啟動和軟停止。還顯示了警告和故障條件。

圖5.電力系統得到簡化。LTpowerPlay讓完整的電源控制觸手可及。

結論

LTC3883 / -1 將高性能模擬開關調節與精準數據轉換和一個靈活的數字接口相結合。多個 LTC3883 可與其他器件并聯使用，以輕松創建優化的多軌數字電源系統。

所有線性PMBus產品均由LTpowerPlay軟件開發系統提供支持，該系統可幫助電路板設計人員快速調試系統。LTpowerPlay可用于監視、控制和調整電源電壓、限值和排序。使用幾個標準 PMBus 命令可以輕松執行生產裕度測試。將 LTC3883/-1 與其他線性 PMBus 產品結合使用是將數字控制電源快速推向市場的最佳方式。

審核編輯：郭婷