Tehnologija in aplikacija digitalnega upravljanja z energijo
Ta članek predstavlja osnovne značilnosti digitalnega napajanja, prednosti digitalnega napajanja v primerjavi z analognim napajanjem in glavno vsebino digitalnega upravljanja napajanja, predstavlja pa tudi uporabo tehnologije digitalnega upravljanja napajanja.
Nova generacija integriranih vezij zahteva napajalno napetost 3,3 V, 1,8 V ali celo nižjo. Posamezna naprava potrebuje več napetosti za oskrbo z električno energijo, trenutna zahteva pa je velika, zato je treba napetost na napravo priključiti ob pravem času. Napetosti, ki napajajo te naprave, morajo biti ustvarjene na plošči (po možnosti v bližini naprav), da zmanjšate padec napetosti in stabilizirate napetost. Visokozmogljivi pretvorniki DC/DC so primerni za vhod širokega razpona in se lahko uporabljajo kot izolirani napajalniki ali neizolirani pretvorniki točke obremenitve. Zato ima večina vgrajenih napajalnih sistemov module za pretvorbo DC/DC kot glavni del napajanja. Vendar popolnega in zdravega elektroenergetskega sistema ni mogoče zgraditi brez vezij za upravljanje porabe energije. Vsebina upravljanja z električno energijo vključuje: nadzor elektroenergetskega sistema, zaporedje in sledenje, nadzor in varnost pred izpadi. Naprave za upravljanje porabe energije upravljajo funkcije, kot so zavrnitev skupnega načina, omejitev zagona, nadzor zagona in zaustavitve ter celo korekcija faktorja moči na vhodu. Naprava za upravljanje porabe energije, konfigurirana na izhodni strani, nadzoruje zagonsko zaporedje in regulacijo izhodne napetosti ter zagotavlja ustrezno zaščito pred okvarami za pogoje prenizke napetosti in previsokega toka. Slika 1 Zaščita aplikacij naprav za upravljanje porabe v izoliranih napajalnih sistemih AC/DC. Vsa pomembna funkcionalna vezja morajo biti izolirana od glavnega vezja.
Podrobna razlaga tehnologije in uporabe digitalnega upravljanja porabe energije
Za
Namenske digitalne naprave za upravljanje porabe energije imajo večje prednosti pri stroških, razvojnem ciklu in zanesljivosti kot običajno uporabljena analogna vezja ali mikrokrmilniki, programabilne logične naprave in druge metode. Nova generacija digitalnih naprav za upravljanje porabe energije vključuje hiter ADC, ki lahko izpolni zahteve za spremljanje v realnem času, zaradi česar lahko odraža napake hitreje kot ADC zunaj čipa mikrokrmilnika za splošno uporabo. Podatki o spremljanju se prenašajo v glavni krmilnik napajanja prek vodila I2C ali PMBus, da se dosežejo natančne nastavitve regulacije napetosti, zaščita pred napakami in druge funkcije. Notranja ura omogoča beleženje napak. Za napajalni sistem z več izhodi digitalni glavni napajalni krmilnik bere nadzorne podatke vsakega izhoda iz upravljalne naprave vsakega izhodnega terminala v realnem času prek vmesnika vodila, s čimer se izvaja celovit nadzor napajalnega sistema. Ko je zasnova programske opreme odobrena, se lahko uporabljajo iste izvorne in konfiguracijske datoteke za vse izdelke zasnove, zmogljivost pa je dosledna od enote do enote, medtem ko bodo imela analogna vezja različno zmogljivost zaradi razlik v samih komponentah.
Tradicionalna vezja za upravljanje elektroenergetskega sistema, ki se opirajo na analogna vezja za izvajanje upravljanja porabe energije in nastavitev različnih parametrov prek ojačevalnikov, primerjalnikov in časovnih zakasnitev RC, niso več tako vrhunska kot digitalne naprave za upravljanje porabe energije. S poglobitvijo zasnove se komponente ne bodo več spreminjale s spremembo parametrov, vezja pa ne bo več treba ponovno obdelovati. Uporaba posebne digitalne naprave za upravljanje porabe energije, ki konfiguracijski programski opremi omogoča nastavitev delovnih parametrov. Spremembe med načrtovanjem je mogoče preprosto implementirati v programsko opremo brez sprememb strojne opreme. Konfiguracijska programska oprema od načrtovalca zahteva le prilagoditev nekaj parametrov. Ko so vsi parametri nastavljeni, jih je mogoče prenesti v digitalno napravo za upravljanje porabe prek vrat I2C z linijo za prenos programiranja. Slika 2 je blokovni diagram notranjih funkcionalnih enot tipične naprave za upravljanje porabe energije.
Podrobna razlaga tehnologije in uporabe digitalnega upravljanja porabe energije
Poleg uporabe posebnih integriranih vezij za upravljanje porabe energije pri nadzoru elektroenergetskih sistemov ima nova generacija integriranih vezij tudi dodane funkcije za zmanjšanje porabe energije in delno upravljanje porabe energije v lastni zasnovi, ki zagotavlja digitalno napajanje in digitalno upravljanje napajanja. komunikacijski vmesnik naprave. To se odraža v digitalnih procesorjih višjega razreda. S komunikacijo med digitalnim procesorjem, DC/DC pretvornikom in digitalno enoto za upravljanje porabe lahko procesor samodejno prilagodi zahtevano napajalno napetost glede na trenutno hitrost obdelave in intenzivnost opravila. Digitalna enota za napajanje in upravljanje z energijo vsebuje več registrov. Ko se napetost, ki jo zahteva procesor, spremeni, prejme nove podatke prek vodila za konfiguracijo ustreznih registrov ali poišče ustrezne nastavitvene vrednosti v iskalni tabeli notranjega programa digitalnega napajanja. Ta vrsta sheme postaja glavna aplikacija na področjih s strogimi zahtevami glede porabe energije. Pri procesorjih z ločenimi napajalniki za notranje dele je mogoče funkcionalne enote v stanju pripravljenosti ali spanja popolnoma izklopiti, kar bo dodatno zmanjšalo porabo energije, a postavilo višje zahteve za upravljanje napajanja. Ne povečajo se le izhodna vrata, ampak tudi Nastavitev in nadzor različnih vrat bo znatno povečala kompleksnost programa v digitalni enoti za upravljanje porabe energije. Nadzornik delovanja strojne opreme znotraj procesorja lahko zagotovi najnižjo napajalno napetost v določenem času. Informacije o monitorju prihajajo neposredno iz notranjosti procesorja, tako da je zaprta zanka nadzornega sistema popolnoma znotraj procesorskega čipa, kar uresničuje zasnovo upravljanja porabe energije SOC.
