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调节稳压器优化 DSP 功率预算

2017年04月18日 16:21 次阅读

系统级节电与功率预算优化是许多应用的关键。例如,数据中心运营商努力控制能耗,便携式设备设计人员力图降低流耗实现更长的电池使用寿命,而通信系统则需要降低工作温度提高稳定性。电源设计主要规范的当前着眼点是:1)在整个负载电流范围内最大限度提高效率;和 2) 根据负载需要自适应缩放输出电压。

使用电压识别 (VID) 调节输出电压是满足这些需求的方法之一。当然,在英特尔和 AMD 提供的众所周知的自适应电压缩放 (AVS) 规范基础上,VID 可编程性已经在微处理器应用的 DC/DC 内核电压稳压器中得到了广泛使用。然而,这些 VID 控制器建立在多相位降压拓扑基础之上,在特性上专门围绕超大电流需求进行了定制。

DSP、FPGA 以及 ASIC 现在具有类似的功能,可根据器件活动、电源及时钟域配置、工作模式以及工作温度,实现最大限度的功耗降低。虽然支持 VID[1] 的数字化脉宽调制器 (PWM) 控制器解决方案可用来满足这一需求,但确实也需要对无处不在地模拟控制负载点 (POL) 稳压器进行输出电压数字化调节。在调节过程中,可轻松调整模拟电源实施(或许已经完成设计或已经通过测试台测试),满足其它方案无法实现的系统级功率预算与成本目标要求。

数字输出电压调节

鉴于上述设计目标中的优势利益,TI 现在提供一款 VID 编程器[2]作为专用标准产品 (ATSP)。1 是用于补充模拟型 POL DC/DC 解决方案的 LM10011,其包含高精度数字可编程电流数模转换器 (IDAC),支持模式可选 4 位及 6 位 VID 接口。IDAC_OUT 引脚的精确 DC 电流与 4 位或 6 位数字输入字成比例,可输入到输出稳压环路的反馈 (FB) 节点。随着输入字的累加,IDAC_OUT 电流可降低,从而可根据稳压器反馈电阻器调高输出电压设置点。FB 节点一般由模拟控制环路的误差放大器保持在恒定电压下。

 

通过调节稳压器优化 DSP 功率预算

 


 

1:常规POL 稳压器与电流 DAC 配对,构成6 位数字VID 接口

该实施过程中最为重要的是 VID 解决方案与模拟 POL 稳压器设计方案的兼容性。POL 可有效部署为 DSP 的从设备。根据设计,该 IDAC 解决方案可帮助 DSP 及其它数字负载实现其全面的节电性能,降低功耗,例如在通信基础设施应用中。实际上,该款 VID 解决方案主要用于与任何 POL 稳压器一起工作,调节 KeyStone™ 多核 DSP [3] 等支持 VID 功能的处理器的内核电压 (VCORE)。

DSP 内核电源

图 2 是同步降压 POL 稳压器提供的、具有内核电压 CVDD 的多核 DSP 原理图。电源级包括 15A 电压模式稳压器、560nH 电感器以及陶瓷输入输出滤波器电容器[2]。来自 DSP 的 6 位 VID 命令有助于根据 DSP 性能要求的不断变化调节输出电压 VOUT。

 

通过调节稳压器优化 DSP 功率预算

 

 

2:使用可调节性受VID 控制的同步降压稳压器为支持内核电压轨的多核DSP/SoC 平台供电

根据2 所示的系统实施方案,具体控制方案针对 6 位 VID 使用了 4 线 (VCNTL) 接口,从而可在 VID 工作中实现更高的分辨率或精细粒度。IDAC_OUT 电流具有 59.2µA 的最大满量程范围 (VID[5:0] = 000000b = code 0)。在 6 位模式下,这可提供分辨率为 940nA 的 64 种设置以及优于 1% 的误差精度。

输出电压由 DSP 判定为电压介于 0.7V 至 1.103V 之间的电平。这相当于 VOUT 调节分辨率为 403mV/63 或 6.4mV。压摆限制可防止输出发生突变。而 VID 的抗尖峰脉冲滤波器则可提供噪声抗扰度(实际上是在 VID 线路的转换与 IDAC_OUT 电流的后续变化之间添加一个小小的延迟)。在接收到 VID 命令之前的启动过程中,IDAC_OUT 电流可根据 RSET 值,假设为 16 个分立电平之一。这允许 DSP 的内核电压在各种电平下上电,实现更高的系统灵活性与可靠性。

但值得注意的是具体的 DSP 可能无法支持所有的电压或范围。例如对 KeyStone I DSP 而言,预期工作范围在代码 31 和 50 之间(0.905V 至 1.020V)[4]。2 中 LM10011 的电源电压来自输入总线。另一种选项是使用 PWM 控制器提供的、或系统中其它地方(如果有)提供的额定 3.3V 或 5V 偏置电压轨。无需在 DSP 和电流 DAC 之间使用电平转换器或胶合逻辑。

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随着技术与工艺的发展,CMOS图像传感器不仅在噪声上得到了有效改善,而且分辨率也得到了明显提高。CM...

发表于 2018-01-23 16:12 144次阅读
基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

CEVA,智能和互联设备的信号处理IP授权许可厂商(纳斯达克股票交易所代码:CEVA) 推出Clea...

发表于 2018-01-23 07:42 110次阅读
CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

Achronix 今日宣布为其eFPGA IP解决方案推出Speedcore custom bloc...

发表于 2018-01-22 16:42 149次阅读
Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

广告技术作为数字化营销的重要内容之一,受到越来越多的关注。随着广告主越来越理性,市场逐步规范,DSP...

发表于 2018-01-21 11:08 1314次阅读
选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

六个术语(DAC、ADC、DSP、codec、运...

自vivo在vivo X1引入独立DAC之后,Hi-Fi手机开始崛起,之后连续几款vivo手机都用上...

发表于 2018-01-19 09:27 719次阅读
六个术语(DAC、ADC、DSP、codec、运...

如何自制手机充电宝?DIY图解步骤

手机充电宝是作为一个远行人士必备的设备,为了免除关键时刻手机没电的尴尬,快来学习自制手机充电宝吧!本...

发表于 2018-01-18 18:15 2548次阅读
如何自制手机充电宝?DIY图解步骤

基于MSO的混合信号系统测试与调试[图]

嵌入式系统中,MCU和DSP的应用非常普遍,模拟信号和各种数字信号同时存在。传统上,工程师分别使用示...

发表于 2018-01-18 09:39 218次阅读
基于MSO的混合信号系统测试与调试[图]

基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统设计

基于DSP处理器TMS320F2812与SD卡的接口,设计了一种便携式的生理信号数据采集系统,用于大...

发表于 2018-01-18 09:31 179次阅读
基于DSP和SD卡的生理信号数据采集系统设计

基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

皮肤是人体最重要的器官之一。它有许多功能,首先,皮肤把外界和内部器官分离开,起着人体第一道屏障的作用...

发表于 2018-01-18 07:25 248次阅读
基于DSP的人体皮肤测量仪设计与实现方案[图]

AMS1117的5v转3.3v电路原理

本文主要介绍了AMS1117的5v转3.3v电路原理及电路图分析。ASM1117的工作原理和普通的7...

发表于 2018-01-17 15:14 634次阅读
AMS1117的5v转3.3v电路原理

AMS1117稳压电路图(1.2v、1.8v、3...

本文主要介绍了AMS1117稳压电路图,分别从1.2v、1.8v、3.3v、5v输出电压电路进行了分...

发表于 2018-01-17 14:53 1961次阅读
AMS1117稳压电路图(1.2v、1.8v、3...

AMS1117封装尺寸图_AMS1117引脚图及...

本文主要介绍了AMS1117封装尺寸图_AMS1117引脚图及功能。AMS1117是一个正向低压降稳...

发表于 2018-01-17 14:11 2482次阅读
AMS1117封装尺寸图_AMS1117引脚图及...

降压、升压和降压-升压拓扑结构及案例分享

尽管降压转换器在输入端具有脉冲电流,但由于的电感 - 电容(LC)滤波器位于转换器的输出端,输出电流...

发表于 2018-01-17 08:54 2502次阅读
降压、升压和降压-升压拓扑结构及案例分享

网络上对芯片解密的定义,解密方法与原理解析!

其实了解芯片解密方法之前先要知道什么是芯片解密,网络上对芯片解密的定义很多,其实芯片解密就是通过半导...

发表于 2018-01-17 07:06 1345次阅读
网络上对芯片解密的定义,解密方法与原理解析!

对于FPGA/DSP概念与特点的分享和总结

DSP就是一个指令比较独特的处理器。它虽然是通用处理器,但是实际上不怎么“通用”。技术很牛的人可以用...

发表于 2018-01-16 10:43 599次阅读
对于FPGA/DSP概念与特点的分享和总结

220v转5v电路原理图

本文主要介绍了几种220v转5v电路原理图,在交流220V转5V直流电源设计中,首先是对220V的高...

发表于 2018-01-16 09:10 5534次阅读
220v转5v电路原理图

自制220v转12v直流电源

220v转12v稳压电源电路包含降压、整流、滤波、稳压各环节电路。降压环节是用变比为15.7左右的变...

发表于 2018-01-15 17:05 3527次阅读
自制220v转12v直流电源

LCD电路及高速ADC+FPGA+ DSP的设计...

随着人们生活水平的提高,公路上的私家车辆也增多了,但随之带来的问题就是交通事故发生率居高不下,严重危...

发表于 2018-01-12 16:28 382次阅读
LCD电路及高速ADC+FPGA+ DSP的设计...

伺服驱动器的七个故障原因分析与处理方法

伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达,属于伺服系统的一部分...

发表于 2018-01-12 15:32 1851次阅读
伺服驱动器的七个故障原因分析与处理方法

Synaptics AudioSmart远场语音...

Synaptics AudioSmart远场语音技术将带来性能无与伦比的两麦克风和四麦克风支持亚马逊...

发表于 2018-01-10 14:47 1266次阅读
Synaptics AudioSmart远场语音...

Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...

Synaptics计划拓展语音生态系统,并且支持微软Cortana集成。成熟的AudioSmart硬...

发表于 2018-01-10 14:27 1376次阅读
Synaptics拓展语音生态系统,支持微软Co...