NOTA DE SOLICITUD 4906
Resumen: Esta nota de aplicación describe cómo emplear el controlador MAX5977 de intercambio en caliente y un ADC única para permitir precisión, la vigilancia independiente de la carga actual en dos ámbitos: uno de alimentación de alta de dominio principal y un bajo consumo de energía de limpieza del dominio. Un interruptor integrado MAX5976-MOSFET puede ser utilizado para proporcionar un control simple y rentable de energía para el dominio de limpieza. A pesar de que la función de seguimiento de ambos dominios se combina en el MAX5977, la protección y el control de los dos dominios se mantiene totalmente independiente, lo que mejora la fiabilidad y seguridad.
Introducción
Cuando el almacenamiento, tratamiento, o la tarjeta de interfaz de red está diseñado para ser reparado o sustituido en una alta disponibilidad (always-on), un sistema de intercambio en caliente o hot-plug controlador debe ser utilizado. Este circuito de intercambio en caliente controla el encendido y apagado de la alimentación a la tarjeta cuando se inserta y se retira del sistema. También protege el sistema contra sobrecorriente en el caso de una falla en la tarjeta de carga. intercambio de controladores sofisticados caliente más ahora incluyen características que permiten el seguimiento de la carga de tensión y corriente, que a su vez puede utilizarse para calcular la potencia de carga. Esta información es muy útil para optimizar la eficiencia, la refrigeración, y la asignación de la fuente de alimentación de salida limitada.
Cuando las tarjetas de carga se hacen más grandes y más complejos, es una buena idea de dividir el poder de la tarjeta en dos o más dominios, donde un dominio es una "limpieza" de suministro con los requisitos de energía más bajo, y el dominio de otras fuentes de la alimentación principal la tarjeta. Este enfoque permite que el suministro de servicio de limpieza para llegar primero y cerró por última vez con fines de gestión, mientras que el consumo alto de dominio se controla por separado. Sin embargo, si el poder de supervisión o medición es necesario, la división del poder en dos dominios por lo general requiere el uso de dos de un solo canal de intercambio en caliente de los controladores (o al menos un controlador de dos canales) para permitir la medición de la potencia de ambos dominios.
Esta nota de aplicación se describe cómo emplear el MAX5977 de intercambio en caliente y un controlador de ADC única para permitir precisión, la vigilancia independiente de la carga actual en ambos dominios, mientras que un MAX5976 -MOSFET de potencia integradointerruptor proporciona, costo-eficaces de control simple de poder de la limpieza dominio.
MAX5977 función de calibración
Maxim MAX5977 realiza las funciones habituales de un controlador de intercambio en caliente, la conducción de un lado alto del N-Canaldel Mosfet interruptor para controlar el encendido velocidad de subida de tensión y de protección contra condiciones de sobrecorriente.Además, el MAX5977 también incluye una precisión actual del sentido de la transconductancia del amplificador con una ganancia de 2500μA / V que se pueden utilizar para alimentar un ADC externo para Control de corriente de carga. Para permitir la calibración de precisión del sentido del sistema actual, el MAX5977 puede cambiar la transconductancia del amplificador de sus entradas a un suplente "sentido de calibración" de entrada. Esta característica está controlada por la entrada de CAL.
Cuando CAL bajo de la lógica, el sentido corriente del amplificador detecta la tensión entre IN y el sentido, de modo que una corriente equivalente a (V IN - V SENCE ) × 2500μA / V de salida en CSOUT de supervisión de la corriente durante el funcionamiento normal. Sin embargo, si CAL se conduce arriba, el MAX5977 cambia el actual sentido negativo a la entrada del amplificador CALSENSE, por lo que el actual CSOUT es igual a (V IN - V CALSENSE ) × 2500μA / V. Si un voltaje de precisión se aplica entre IN y CALSENSE, este modo se puede utilizar para recopilar datos de ganancia y offset de calibración del amplificador y ADC. Esta típica MAX5977 aplicación se muestra en la Figura 1 , donde una corriente del fregadero de precisión y calibración de resistencia se utilizan para establecer la señal CALSENSE.
Figura 1. La aplicación típica MAX5977 con señal de calibración de gran escala actual de sentido.
De medición de corriente en dos dominios de la energía
Debido a que el MAX5977 la función de calibración es esencialmente una entrada del multiplexor para la corriente de sentido amplificador de precisión, que puede ser reutilizado para permitir la medición de una corriente de sentido resistencia alternativa, siempre y cuando ambas resistencias están conectadas a un común en el potencial. Un circuito de solicitud de base se muestra en la Figura 2 . La corriente de sentido la resistencia principal se conecta a la entrada del SENCE, mientras que los auxiliares (limpieza de dominio)resistencia sentido se conecta a la entrada CALSENSE. Corriente de carga se puede medir de forma independiente para cada uno de los dos dominios. El MAX5977 proporciona control y protección para la potencia de dominio de alto, mientras que un switch integrado de carga simple, como el MAX5976, controla y protege la baja potencia de limpieza de dominio.
Figura 2. El circuito MAX5977 solicitud de dos de dominio de vigilancia actual.
Un microcontrolador recopila y procesa los datos de carga de corriente que se convierte a digital por un ADC, que puede ser externo o integrado en el propio microcontrolador. Para medir la corriente principal, el microcontrolador unidades de bajo CAL, espera brevemente para CSOUT para resolver, a continuación, los comandos de la ADC para convertir y comunicar el resultado. Del mismo modo, para medir la corriente auxiliar, el microcontrolador repite la misma secuencia básica con CAL conduce arriba.
Debido a que la señal de salida de la transconductancia para ambos dominios comparten el mismo CSOUT resistencia de ajuste de ganancia, los valores de las resistencias actuales de sentido auxiliar y principal debe ser elegido para simplificar o el escalamiento o proporcionar la mejor resolución.
Para simplificar la escala y sumando los principales y auxiliares actual de las resistencias sentido debe ser el mismo valor. Esto permite que las dos medidas de corriente que se suman directamente para determinar la corriente total de los dominios.
Para la mejor resolución, tanto señales de corriente de sentido debe tener la misma tensión de salida a gran escala para alimentar el ADC. Esto se puede lograr fácilmente mediante la selección de valores de las resistencias sentido principal y auxiliar "en la misma proporción que las corrientes de carga máxima para los dos dominios:
Yo PRINCIPAL (máx.) / I AUX (max) = R CALSENSE / R SENSE
Esto asegura que la tensión a gran escala en CSOUT será el mismo para ambos dominios en condiciones de plena carga. Por ejemplo, la Figura 1 circuito utiliza 1M para la ruta principal y 20mΩ para la ruta auxiliar, lo que sugiere que la plena carga de corriente principal sería veinte veces mayor que la de plena carga auxiliar actual.
Por un compromiso que prevé sumar fácil y consigue una buena resolución, elija la resistencia sentido auxiliares como un múltiplo binario de la resistencia de sentido principal. Este múltiples debe aproximarse a la relación máxima de carga de corriente se describe anteriormente. Con este arreglo, una simple operación binaria izquierda cambio en las escalas microcontrolador los principales resultados actuales de conversión a la misma "unidades" ya que los resultados actuales auxiliares.
El tiempo y Toma de Muestras
La Figura 3 muestra el MAX5977 conducir un 40.0kΩ resistencia CSOUT CAL mientras se cambia en 20 kHz. En este ejemplo, V IN - VSENTIDO = 5mV, y V IN - V CALSENSE = 25mV. Cuando CAL es baja, V CSOUT es 5mV × 2500μA / V × 40.0kΩ = 500mV, y cuando CAL es alta, V CSOUT = × 2500μA 25mV / V × 40.0kΩ = 2500mV. Estos niveles corresponden respectivamente al 20% y el 100% de 2.5V a gran escala de entrada del ADC. La prima de la señal CSOUT asienta bien dentro de 10μs de la CAL flanco ascendente o descendente.Cuando un MAX4236 amplificador de precisión se añade a la condición y el tampón de alta impedancia CSOUT señal, su 0.3V/μs típica velocidad de respuesta de salida es lo suficientemente rápido para proporcionar aproximadamente el mismo tiempo de establecimiento.
Figura 3a. Primas V CSOUT tiempo de establecimiento.
Figura 3b. Tiempo de establecimiento con el tampón de MAX4236.
Una posible aplicación podría utilizar el MAX1393 verdadero diferencial, de 12 bits SAR ADC para digitalizar la señal CSOUT buffer. Por esta impulsado por ADC ™ de SPI, 16 de serie reloj del autobús ciclos son necesarios para una conversión. En una serie de tasa de datos 2 MHz, la conversión puede ser completado en 8μs. De hecho, ya que este cuenta con un ADC y retención del circuito de entrada de la muestra, la conversión real puede ocurrir mientras la entrada de CAL se enciende y CSOUT se está instalando en un nuevo valor.Figura 4 muestra un ejemplo del buffer CSOUT serie de datos y la señal del reloj tiempo para el muestreo de cada señal en 10ksps.
Figura 4. El MAX1393 ADC carga actual de la muestra durante dos dominios de la energía en 10ksps cada uno.
Ventajas
El uso de la función de calibración MAX5977 para medir dos caminos diferentes actual ofrece varias ventajas.
La función de calibración se elimina la necesidad de un multiplexor externo capaz de manejar la alta de modo común voltajes en los resistores sentido, la reducción del tamaño y complejidad. Sólo un ADC es necesario, reduciendo considerablemente el costo de la solución. Debido a que tanto las mediciones de uso de la corriente del sentido mismo amplificador y el establecimiento de resistencia de la ganancia, la exactitud de medición es el mismo para ambos dominios. Si el filtrado de la señal de corriente de sentido que se desea, se puede implementar en todo el amplificador del almacenador intermediario, y sólo un conjunto de componentes del filtro es requerido.
Esta solución también aumenta la flexibilidad, ya que el microcontrolador puede asignar tiempo y recursos para la medición de la corriente principal y auxiliar, según corresponda. Por ejemplo, las mediciones de los dos dominios se pueden alternar de uno por uno. O el sistema puede centrarse principalmente en la medición y seguimiento de la ruta principal, la realización periódica "controles sobre el terreno" en el camino auxiliar sólo ocasionalmente. En otras palabras, el control "de ancho de banda" del sistema se pueden asignar entre los caminos principales y auxiliares de forma diferente dependiendo del estado de funcionamiento.
A pesar de que la función de seguimiento de ambos dominios se combina en el MAX5977, la protección y el control de los dos dominios se mantiene totalmente independiente, lo que mejora la fiabilidad y seguridad.
Conclusión
La función de calibración del MAX5977 es único en comparación con los amplificadores dedicados actual de sentido, y es particularmente notable en combinación con el MAX5977 de intercambio en caliente y las funciones electrónicas del interruptor. No sólo puede ser utilizado para poner en práctica en el circuito de calibración, pero también se puede aplicar para medir la carga actual de dos dominios independientes de suministro, lo que simplifica el diseño y operación de tarjetas de carga de alta fiabilidad.
SPI es una marca registrada de Motorola, Inc.
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