集成数字电源管理的DC/DC转换器支持即插即用

当电子系统变得日益复杂且功能更加丰富时，对板级电源管理与控制的要求也变得越来越复杂，单个PCB上不同提供多个低电压、高电流是设计人员经常要面对的问题。将电源转换架构与电源管理用数字方法集成到单芯片，实现智能化且高效的转换与控制，已经在Zilker Labs的ZL2005得到体现。继ZL2005之后，Zilker Labs又拓展了适合低功耗应用的ZL2105。

ZL2105除了继承ZL2005的数字电源管理功能、简单的可配置性及高效率外，还进一步集成了MOSFET和升压二极管。Zilker Labs创始人兼市场营销副总裁Jim Templeton称，ZL2105是业界首款整合了全数字电源管理功能的3A电源转换单芯片，配置灵活，无需编程。

ZL2105(图1)在6mm×6mm的小型封装中，整合了同步降压DC/DC转换器及关键的电源管理功能，是一款完整的全数字电源管理与转换IC。通过整合同步功率MOSFET及升压二极管，ZL2105仅需要七个外部分立元件，不仅极大地简化了客户的设计流程，还带来成本及50%的板级空间节省。此外，内部偏压LDO还可从12V的中间总线实现单电源运行。

图1：ZL2105在6mm×6mm封装中整合了同步降压DC/DC转换器及关键的电源管理功能

Templeton特别强调，易用性是ZL2105区别于其他同类产品的关键特性。运行功能和配置均可通过简单的引脚带选择(通过低电平、悬空、高电平三个引脚配置，提供0.6V-5V之间的9个电压输出)、电阻选择(0.6V~5.5V、间隔10mV的电压输出)或通过板上串口加以配置，无需复杂的编程，使用业界标准PMBus(电源管理总线)命令集可对Zilker Labs的Digital-DC产品进行全面配置。

图2为一个简单的输出1.2V、30A的典型应用框图，由于1.2V属于9个电压中的一个，所以采用了引脚带的配置，可以看出配置非常简单。

图2：ZL2105输出为1.2V、30A的典型应用框图

ZL2105可成为直流电传输与控制的灵活通用构建块，也可以与ZL2005器件一同使用，满足PCB对多个低电压、高电流需求，前者非常适合3A以下应用，后者则用于3A-30A的高电流应用。设计人员可将多个Digital-DC器件整合在一个给定的PCB上，并可轻松配置这些部件，以简化复杂的电源设计。Templeton表示，这种方案可实现“即插即用”的体验，并声称，当前只有他们的方案才可以提供。

为将多个Digital-DC IC整合在给定的应用中，设计人员只需通过引脚带选择对每个IC进行配置，并将每个器件的串行总线(SMBus)连接起来即可，然后这些器件便可通过SMBus相互通信。这些器件可单独加以监控，也可作为一个系统加以监控。

除了易用性和无需编程，ZL2105还包括其他一些关键的电源管理特性，如：精确的数字软启动/终止、电压跟踪、上电排序及边限功能，以及输出电压/电流监控、热监控与关断，具有I2C、SMBus通信总线，可实现与其他数字直流器件的无缝兼容性。

对于电源上电次序来说，ZL2005和ZL2105组合可以按照预定的时序，通过发送PMBus命令分配次序链中的器件前后次序来配置。

系统控制器监控ZL2005/ZL2105系统参数，包括输入输出电压、输出电流、开关频率和占空比、集成二极管的结温度，或者通过总线接口监测外部器件的温度等。每个器件也可以单独设置错误状态监控，当错误发生时，通过单独的引脚给控制器发送信号。

此外，特别值得注意的是其电源转换特性。ZL2105的电源转换效率高于90%，其输入电压介于4.5V-14V之间，输出电压为0.6V-5.5V，输出电压精度为±1%，开关频率范围是200kHz-2MHz，支持相交错。

当前，数字电源的目标应用主要集中在大功率应用需求，如FPGA/DSP/ASIC电源、电信/数据通信设备、负载点转换器等。Templeton指出：“高性能便携设备应用也是未来数字电源的发展空间，例如需要多电压供电的高端测试仪表等。”