LTC3883 / LTC3883-1 是一款通用、單通道、多相 (PolyPhase)、降壓型控制器，具有數字電源系統管理、高性能模擬控制環(huán)路、內置驅動(dòng)器、遠程輸出電壓檢測和電感器溫度檢測功能。為了最大限度地減小解決方案尺寸和成本，LTC3883 / LTC3883-1 采用了凌力爾特公司正在申請專(zhuān)利的自動(dòng)校準程序以測量電感器 DC 電阻，在跨電感器兩端逐周期測量電流時(shí) (無(wú)損耗 DCR 檢測) 得到準確的輸出電流測量值。LTC3883/-1 基于流行的雙通道 LTC3880/-1。

控制器的數字電源管理

今天數據中心系統的挑戰是，盡可能提高系統所有層面的效率，包括負載點(diǎn)、電路板、機架甚至安裝層面，以變得更加環(huán)保。例如，將工作流發(fā)送給盡可能少的服務(wù)器、關(guān)閉目前不需要的服務(wù)器等，從而可降低系統的總體功耗。能做到這一點(diǎn)并達到系統性能目標 (計算速度、數據傳輸速率等) 的惟一方式是，采用一個(gè)全面的數字電源管理系統，以實(shí)時(shí)監視所有層面的功耗數據。

過(guò)去，設計師用一堆混雜的 IC 胡亂拼湊數字電源管理解決方案，這些 IC 包括監察器、排序器、DAC 和 ADC。這類(lèi)解決方案除了固有的復雜性以外，還不易擴展，需要為未來(lái)的系統升級進(jìn)行大量前期規劃。LTC3883 / LTC3883-1 DC/DC 控制器整合了所有數字電源管理功能，消除了上述復雜性，因此可構成一個(gè)易用、堅固和靈活的負載點(diǎn) (POL) 電源管理解決方案。

LTC3883 / LTC3883-1 可以自主工作或通過(guò)業(yè)界標準的 I2C 串行總線(xiàn)，與系統主處理器通信，以獲取命令、實(shí)施控制并報告遙測數據。這使得可以直接從 LTC3883 / LTC3883-1 監視關(guān)鍵的工作信息，例如實(shí)時(shí)電壓、電流和溫度，這些信息可用來(lái)動(dòng)態(tài)優(yōu)化系統性能和可靠性。通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)這些信息，能預測電源系統故障，并采取預防性或調解措施。

重要的穩壓器參數 (例如輸出電壓和電流限制、裕度控制電壓、過(guò)壓和欠壓監察限制、啟動(dòng)特性和時(shí)序、以及故障響應) 都可以通過(guò)該串行總線(xiàn)直接設定，而無(wú)需采用電阻器、排序器、監視 IC 等外部組件。

由于有了數字電源系統管理，所以能快速、高效地開(kāi)發(fā)復雜的多軌系統。LTpowerPlay™ 軟件使設計工作得到了進(jìn)一步簡(jiǎn)化，并能通過(guò) PC 監視電路板和調節參數。這就使設計師能進(jìn)行調試和在線(xiàn)測試 (ICT)，而無(wú)需重新給電路板布線(xiàn)或更換組件。

                     
                                          圖 1：采用 LTC3883 實(shí)現的數字電源系統管理

                      
                                          圖 2：具 DCR 檢測的高效率 500kHz 1.8V 降壓型轉換器
                                                                            INTERFACE：接口
下頁(yè)內容：新款降壓型 DC/DC 控制器特色概述
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                                                            圖 3：采用 LTpowerPlay 軟件的完整開(kāi)發(fā)平臺

USB to PMBus Controller：USB 至 PMBus 控制器
Demo Board：演示電路板
Socketed Programming Board：插座式設置電路板
Customer Board with LTC3883/LTC3883-1：采用 LTC3883 / LTC3883-1 的客戶(hù)電路板
Demonstration Kit：演示工具包
Or：或
Socketed Programming：通過(guò)插座式設置
In-Circuit Serial Programming：通過(guò)串行總線(xiàn)在線(xiàn)設置

LTC3883 / LTC3883-1 降壓型 DC/DC 控制器特色概述

LTC3883 / LTC3883-1 是一款單輸出同步降壓型 DC/DC 控制器，集成了電源 FET 柵極驅動(dòng)器和一個(gè)模擬電流模式控制環(huán)路，該環(huán)路能以 6 個(gè)相位的 PolyPhase 模式工作。頻率可以在 250kHz 至 1MHz 范圍內設定，如果有外部振蕩器可用，那么內部鎖相環(huán)能使 LTC3883 / LTC3883-1 與相同范圍內的任何頻率同步。

LTC3883 / LTC3883-1 具有優(yōu)化的柵極驅動(dòng)器死區時(shí)間，以最大限度地降低開(kāi)關(guān)損耗和體二極管傳導，從而在所有工作條件下保持高效率。該器件支持 4.5V 至 24V 的寬 VIN 范圍和 0.5V 至 5.5V 的 VOUT 范圍。精確的基準、12 位 DAC 和溫度補償模擬電流模式控制環(huán)路產(chǎn)生 ±0.5% 的 DC 輸出電壓準確度，集成的高壓側輸入電流檢測放大器允許準確的輸入電流檢測和電感器 DCR 自動(dòng)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。用戶(hù)可以回讀重要參數的峰值。關(guān)鍵控制器參數可以通過(guò) PMBus 設定。故障記錄包括非易失性存儲器中的中斷標記和黑匣子記錄器，該存儲器儲存發(fā)生故障之前瞬間的工作狀態(tài)。

LTC3883 的特點(diǎn)是內置了一個(gè) LDO 穩壓器，以提高集成度，而 LTC3883-1 用外部 5V 偏置電壓供電以提高效率。這兩款器件都采用耐熱增強型 32 引線(xiàn) 5mm x 5mm QFN 封裝，工作節溫范圍或者為 -40°C 至 105°C (E 級) 或者為 -40°C 至 125°C (I 級)。


LTC3883 / LTC3883-1 降壓型 DC/DC 控制器PMBus 控制

LTC3883 / LTC3883-1 PMBus 接口允許以數字方式設定關(guān)鍵的電源參數以及重要的實(shí)時(shí)狀態(tài)數據回讀。運用凌力爾特的 LTpowerPlay 開(kāi)發(fā)軟件，可以將配置參數下載到內部 EEPROM 中。圖 5 顯示了基于 PC 的 LTpowerPlay 開(kāi)發(fā)平臺，該平臺具備 USB 至 I2C / SMBus / PMBus 適配器。器件一旦按照所希望的那樣配置完畢，就可以自主工作，而無(wú)需主機控制，因此無(wú)需額外的固件或微控制器。

通過(guò) PMBus 可以設定以下電源參數：

• 輸出電壓和裕度電壓
• 基于電感器溫度的溫度補償電流限制門(mén)限
• 開(kāi)關(guān)頻率
• 過(guò)壓和欠壓高速監察器門(mén)限
• 輸出電壓接通/斷開(kāi)時(shí)間延遲
• 輸出電壓上升/下降時(shí)間
• 輸入電壓接通/斷開(kāi)門(mén)限
• 輸出軌接通/斷開(kāi)
• 輸出軌裕度高/裕度低
• 對內部/外部故障的響應
• 故障傳播

PMBus 使用戶(hù)能監視以下電源狀態(tài)：

• 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
• 器件狀態(tài)
• 故障狀態(tài)
• 系統狀態(tài)
• 峰值輸出電流
• 峰值輸出電壓
• 峰值內部/外部溫度
• 故障日志狀態(tài)

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LTC3883 / LTC3883-1 降壓型 DC/DC 控制器的模擬控制環(huán)路

LTC3883 / LTC3883-1 的眾多功能都是數字可編程的，包括輸出電壓、電流限制設定點(diǎn)和排序。不過(guò)，控制環(huán)路仍然是純模擬的，這樣就不會(huì )有數字控制環(huán)路那樣的量化效應，從而提供最佳環(huán)路穩定性和瞬態(tài)響應。

圖 4 比較的是具有模擬反饋控制環(huán)路的控制器 IC 和具有數字反饋控制環(huán)路的控制器 IC 之上升曲線(xiàn)。模擬環(huán)路是平滑上升的，而數字環(huán)路有一個(gè)一個(gè)的步進(jìn)，由于量化效應，這可能導致穩定性問(wèn)題、更慢的瞬態(tài)響應、在有些應用中需要更大的輸出電容以及在 PWM 控制信號上有更大的輸出紋波和抖動(dòng)。

電流模式控制環(huán)路產(chǎn)生最佳環(huán)路穩定性、逐周期電流限制以及快速和準確的電壓及負載瞬態(tài)響應。簡(jiǎn)單的環(huán)路補償不受工作狀態(tài)和轉換器配置的影響。該器件還支持連續、斷續和突發(fā)模式 (Burst Mode®) 電感器電流控制。

                      
圖 4：LTC3883 的模擬控制環(huán)路與數字控制環(huán)路的對比。模擬環(huán)路具有平滑的上升曲線(xiàn)，而數字環(huán)路有一個(gè)一個(gè)的步進(jìn)，由于量化效應，這可能導致穩定性問(wèn)題、更慢的瞬態(tài)響應、在有些應用中需要更大的輸出電容以及在 PWM 控制信號上有更大的輸出紋波和抖動(dòng)。
ANALOG CONTROL LOOP：模擬控制環(huán)路
ANALOG CURRENT WAVEFORM：模擬電流波形
FIXED：固定的
DIGITAL CONTROL LOOP：數字控制環(huán)路
DIGITAL RAMP：數字斜坡

LTC3883 / LTC3883-1 降壓型 DC/DC 控制器的電感器 DCR 的自動(dòng)校準

利用電感器的 DC 電阻而不是檢測電阻器檢測 DC/DC 轉換器的輸出電流有幾大優(yōu)勢，包括更低的功率損耗、電路復雜性和成本。不過(guò)，如果規定的標稱(chēng)電感器 DCR 和實(shí)際的電感器 DCR 之間有任何差別，都會(huì )在所測得的輸出電流以及峰值電流限制中導致成比例的誤差。

運用凌力爾特正在申請專(zhuān)利的算法，LTC3883 / LTC3883-1 可以測量并補償電感器 DCR 與其標稱(chēng)值之間的容差。只要在該轉換器處于穩定狀態(tài)且有足夠大的負載電流以準確測量輸入和輸出電流時(shí)，通過(guò) PMBus 命令完成一個(gè)簡(jiǎn)單的 180ms 校準程序即可。

LTC3883 / LTC3883-1 可準確測量電感器溫度，以在整個(gè)工作溫度范圍內保持準確的電流回讀。LTC3883 動(dòng)態(tài)地建立從外部溫度傳感器到電感器磁芯的溫度上升模型，以了解電感器的自熱影響。這項正在申請專(zhuān)利的算法簡(jiǎn)化了外部溫度傳感器的放置要求，實(shí)現了極其穩定的狀態(tài)，并補償了從電感器磁芯到主散熱器的瞬態(tài)溫度誤差。

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多 IC 系統

大型多軌電源板通常由隔離式中間總線(xiàn)轉換器組成，該轉換器將來(lái)自背板的 -48V 電壓轉換成更低的中間總線(xiàn)電壓 (IBV)，典型值為 12V，該中間總線(xiàn)電壓被分配到 PC 板的各處。單獨的負載點(diǎn) (POL) DC-DC 轉換器將 IBV 降至所需的軌電壓，通常為 0.5V 至 5V，同時(shí)輸出電流的范圍為 0.5A 至 120A。這類(lèi)電路板排列很密集，數字電源系統管理電路不能占用太多 PC 板面積。

凌力爾特的高性能 PMBus 控制器 (例如: LTC3883 / LTC3883-1) 和伴隨 IC (例如: LTC2978) 一起工作，可以高效率且無(wú)縫地滿(mǎn)足今天復雜電路板嚴格的數字電源管理要求。這些要求包括排序、電壓準確度、過(guò)流和過(guò)壓限制、裕度控制、監察以及故障控制。對任何數量的電源而言，這些器件的任意組合都能使排序設計變得非常容易。運用基于時(shí)間的算法，用戶(hù)能以簡(jiǎn)單的可編程延遲，以任意順序對軌的接通和斷開(kāi)排序。運用單線(xiàn) SHARE_CLK 總線(xiàn)以及一個(gè)或多個(gè)雙向通用 IO (/GPIO) 引腳，可以跨多個(gè)芯片排序。

LTpowerPlay 軟件

LTpowerPlay 軟件使同時(shí)控制和監視多個(gè)支持 PMBus 的凌力爾特器件變得容易了。將系統參數下載到 LTC3883 / LTC3883-1 的內部 EEPROM 中，就可以實(shí)時(shí)修改該 DC/DC 控制器的配置。這允許用軟件調整系統配置，而不必完成要求苛刻的任務(wù)，例如更換組件、手動(dòng)地給電路板重新布線(xiàn)等，因此節省了設計開(kāi)發(fā)時(shí)間。圖 5 顯示的是如何控制輸出電壓、OV/UV 保護限制以及接通/斷開(kāi)斜坡。波形顯示了輸出電壓的軟啟動(dòng)和軟停止。圖中也顯示了警報和故障情況。

                     
                              圖 5：電源系統得到簡(jiǎn)化。LTpowerPlay 使全面的電源控制觸手可及

LTC3883 / LTC3883-1 兼有高性能模擬開(kāi)關(guān)調節和精準的數據轉換以及靈活的數字接口。多個(gè) LTC3883 可以與其他器件并聯(lián)使用，以方便地建立優(yōu)化的多軌數字電源系統。

LTpowerPlay 軟件開(kāi)發(fā)系統支持所有凌力爾特 PMBus 產(chǎn)品，這有助于電路板設計師快速調試系統。LTpowerPlay 可用來(lái)監視、控制和調節電源電壓、限制值及排序。只用幾條標準 PMBus 命令，就可以非常容易地進(jìn)行生產(chǎn)裕度測試。整合 LTC3883 / LTC3883-1 和其他凌力爾特 PMBus 產(chǎn)品，是快速將數字控制的電源推向市場(chǎng)的最佳途徑。