Empower在电源管理中实现快速瞬态响应

Empower在电源管理中实现快速瞬态响应,第1张

Empower Semiconductor 宣布推出一款具有快速瞬态响应时间的新型电源管理器件,可精确优化电压转换时间。新型 IVR EP7010 IC 是一款 10A 稳压器,可在 500ns 内通过零到 10A 的负载阶跃进行管理,压降 《15mv,无需输出电容器。在接受电力电子新闻采访时,全球销售和营销高级副总裁 Steve ShulTIs 和 Empower Semiconductor 首席技术官兼工程高级副总裁 Trey Roessig 强调了数字系统中电源管理对于具有快速响应时间的解决方案的重要性,从而提高能源效率。在不需要的电压偏移至关重要的情况下对电压精度的需求,并且能够提供优化这些要求的解决方案对许多解决方案至关重要。

新平台在 5×5 毫米封装中提供三路输出 DC-DC 集成,无需外部组件,同时提供高能量密度和出色的动态电压缩放性能。

瞬态响应和动态电压调节

下一代数字系统增加的功率需求对 DC-DC 转换器的设计产生了重大影响。这些先进的数字设备需要在较低电压下提供高峰值电流,其值通常在操作期间使用 DVS(动态电压缩放)或 AVS(自适应电压缩放)等技术进行调整。尽管需要快速响应,但电压调节的误差幅度非常小,需要更大的环带宽或潜在的复杂解决方案。

瞬态响应对于现代数字设备来说非常重要,可以最大限度地提高性能,同时最大限度地减少能源浪费。当瞬间需要更多电流,而输出电流的供应速度不够快时,电压会下降。今天的典型转换器可以在几微秒内提供超过 50mV 的电压降的瞬态响应,同时需要高输出电容。EP70xx 可实现 500ns 响应,压降小于 15mV,且不增加输出电容。

动态电压调节在降低功耗方面非常有效,因为降低电压对有功功耗具有二次方影响。DVS 根据性能要求动态调整电压。

今天的嵌入式系统使用高时钟频率来提高处理能力和系统性能。功耗主要由器件电容引起的开关损耗决定。动态电压调整用于通过选择性调整系统电压来降低系统的开关损耗。通过 I3C 控制的 DVS 允许电源转换器与系统协同工作。例如,在网络应用中,设备消耗的功率随着传输数据量的增加而增加。在低流量时,网络将在远低于其容量的情况下运行。

“如果您的系统具有睡眠模式,例如 IoT 系统,则启动时间会尝试节省电池电量,并且在某个时候,它会开始一个计算周期。如果要在计算周期之间节省能量,则必须尽可能降低电压,以使漏电流最小。如果打开和关闭系统所花费的时间远远大于您计算某事所花费的实际时间,那么花费这些时间是不值得的。无论您在优化计算周期上投入了多少计算量和工作量都没有关系,因为您在这么短的时间内的所有能力都被开销和切换时间消耗掉了。现在,当您进行处理时,计算周期会越来越小,以节省电池寿命。

提供给数字系统中每个处理器和 FPGA 的电压和电流将很低,并且电源将在远低于额定负载的情况下运行。非常短的占空比往往会导致相对较高的开关损耗。通过实施数字控制回路,中间总线电压可以根据负载变化动态改变。在低负载条件下可以降低发送到转换器的输入电压,从而提高系统的整体效率。

赋能解决方案

Empower Semi 获得专利的数字可配置硬件平台旨在简化 DC/DC 转换器在高计算数字系统中的采用。凭借单一的占位面积、无外部组件、广泛的可编程性以及广泛的电流和输出配置,电源设计人员可以部署具有快速负载瞬态的 EP70xx,从而降低系统的工作电压并降低直接连接的系统的功耗。与工作电压成正比。降低功耗还提供其他好处,例如降低冷却成本和提高散热性能。

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图 1:EP70xx 的框图

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图 2:EP70xx 评估板

“想象一下处理器在正常工作模式下的电压为 600 毫伏。你需要跳到 800 毫伏。我们可以在几十纳秒内完成这种跳跃,而通常需要几十微秒或快 1000 倍,”发言人说。

Empower 指出,Empower EP70xx 系列显示出高达 92% 的峰值效率,并允许在工作电压之间轻松切换,从而允许组件在较低的工作电压下工作并节省电力。

“要实现这些速度,您不仅要优化硅,还要优化磁效应和电容,从而避免引入可能影响响应时间的外部寄生电容。每一个元素,包括包装,都有助于实现响应时间目标,”发言人指出。

EP70xx 系列有九个器件可供选择,每个器件最多三个稳压器。输出范围为 2A 至 10A,采用 5x5mm 或 4x4mm 封装,外形尺寸为 0.75mm。Empower 提供了一个评估板来执行准确的性能分析,并为工程师提供优化上市时间的市场就绪解决方案。  

      审核编辑:彭静

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