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摘要：本文介绍了一种新型的可编程电源控制芯片。 可在单片机上实现多种电源时序控制和监控功能，所有控制结果均可即时仿真。 更改设计时，只需重新编程器件的 (r) 配置存储器。

关键词：电源控制； 场效应功率晶体管； 可编程逻辑器件； 内部振荡器

前言

目前大多数控制电源时序和监控方案是：设置电阻或电容等独立器件实现控制，如A、B两路电压，要求A先上电，B再上电在。 然后将A处理后的电压作为B的电荷泵的激励源。这样两种电路比较容易实现控制，但精度不够； 如果有两个以上的电路，PCB图就不是很简洁。 时间控制需要通过加电容来实现； 更精确的延时控制还需要通过CPLD时序来实现，但这是建立在主控电压正常稳定的基础上的。 如果主控电压稍有异常，各种电压引起的问题还是会出现。

一些简单的时序控制也可以由复位芯片组成，但当需要较多的控制电源时，比较笨重，灵活性不强。 如果电源控制部分稍有改动，则需要重新换板。 实现监控保护功能，需要监控芯片。 复杂的上电时序可以通过调试单片机来实现，这就需要我们了解单片机寄存器结构的使用等，需要进行调试。 对于自身的供电电压，很多单片机都有比较严格的要求，大致是3.3V和5V，偏差有正负10%，没有一般专用时序电路那么宽，如 2.25V 至 5.5V。 另外，在控制外围NMOS时，需要外接一个MOS驱动器。 市面上也有一些时序控制芯片，可以控制多个电源，内置电荷泵，可以开启外围的NMOS。 定时间隔通过外围电阻电容调节，但一般没有监控和保护功能，定时不是很准确。

它是业界首款混合信号可编程逻辑器件 (PLD)，其中包含在系统可编程模拟和逻辑块，可提供优化的电源管理功能，这对于当今的多电源电子系统至关重要。 而且芯片本身对供电电压的要求非常低时序电源，芯片可以在2.25V到5V稳定正常工作，从而保证了整板的高冗余供电稳定性。 该器件集成了可编程逻辑、电压比较器、参考电压和高压场效应晶体管驱动器，支持单芯片可编程电源排序和监控，为价值 120 亿美元的功率半导体市场贡献独特而可靠的能力。 程序控制方案。 是目前公司推出的一款性能较新的芯片，集成了电源时序控制、电压保护监控等功能。

2 组成

它由模拟输入、数字输入、时序控制PLD、时钟和定时器、模拟比较器输出、控制高压输出、逻辑输出七部分组成（图1）。

模拟输入用于检测各种电压时序电源，为内置参考的比较器提供输入。 内置电压参考可以编程为1.03V至5.72V范围内的192级任意电压； 时钟和定时器电路是内部数字电路提供时钟参考，并产生四个可编程定时器，250 kHz的内部振荡器在芯片上产生时钟（另外，也可以根据需要引入外部时钟），可编程定时器的定时可以在32μs和512ms控制之间灵活编程；

控制高压输出和逻辑输出用于控制MOS开关管和DC/DC模块等的开启，特别是控制高压输出可以配置为高压输出，内部电荷泵用于产生高达 12V 的电压以作为开关进行控制。 导通电阻小的NMOS； MOS开关过程的长度可以编程，工程师可以根据使用现场灵活控制。 该开关减少了接通时对电力系统的冲击，保证了电力系统的稳定性。 此外，高压输出端也可配置为OC门输出，与逻辑输出相同，用于逻辑控制。

图 2

比较器输出和数字输入可以与板上的相关外围电路结合，完成用户设计的一些特定功能。 顺序控制PLD是系统的主要控制部分。 它采用多种输入检测，根据用户的控制程序，采用高压输出和逻辑输出来控制时序，实现保护。 图2显示了详细的结构框图。

本公司免费提供基于PC的设计工具——PAC-，功能强大，简单易用，帮助您对电路板上的电源管理电路进行设计、综合仿真和编程。 当您的仿真完成后，通过JTAG端口下载到设备，实现JTAG在系统可编程性，灵活有效地跟踪电源。

3 板上应用

本应用是对RPR板上应用的介绍。 该板需要 3.3V、2.5V、1.8V、1.5V 和 1.3V 六个直流电压。 QDR 和 DDR 也有两个总线匹配电压。 需要 0.75V 和 1.25V 分别跟踪 QDR 和 DDR 的 IO 电源电压 1.5V 和 2.5V。 每个电压要求都是直接或间接从 48V 输入转换而来。

本板上需要控制供电的主要芯片有：网络处理器（NPU）、QDR、DDR。 各芯片所需的上电顺序如下；

为了满足上电时序和电源监控保护的要求，以及对整板电源的有效管理，采用了本公司的电源控制专用芯片进行控制。 由于本板电源较大，设计中采用隔离电源模块先获得3.3V和2.5V直流输出，再根据非隔离模块、LDO和电源芯片产生需要的电压到特征。 .

详见图3，单板供电时序及监控管理框图。

图 3

从单板实现的框图可以看出，我们使用48V输入DC/DC模块通过高压输出3.3V和2.5V直接驱动NMOS作为开关进行时序控制，LDO和非-隔离式DC/DC模块通过逻辑输出控制其开路引脚，实现集成板器件所需的电源1.3V、3.3V、1.8V、1.5V、2.5V的顺序时序。 另外，总线端子（BUS）采用专用端子芯片，使1.25V和0.75跟随相应的2.5V和1.5V。

时序中的时间间隔设计见后面介绍的程序。 可以通过提供的四个定时器进行定时，也可以通过检测某个电压开启为条件，再开启另一个电压来实现。

此外，它还提供了电压监测和保护功能。 当检测到电压超过相应的预设阈值时，立即产生中断动作，完成用户指定的中断操作，实现保护功能。 此处设置的阈值参考可以编程为 1.03V 至 5.72V 范围内 192 级的任意电压，标准电压阈值为 1% 可调。 在我们的设计中，当3.3V电压大于3.4V（3.3+3.3*5%=3.458V）或者2.5V大于2.6V（2.5V+2.5V*5%=2.622V）时，中​​断是产生并切断电源，实现保护。

4 编程与配置

编程和组态，使用本公司免费的基于PC的设计工具——PAC-，简单易用。 可以先把需要控制的伪代码写出来，再用PAC-设计代码。 仿真无误后，下载到设备中。 我们控制时序的伪代码如图 4 所示。

等待时间如图5所示，t1、t2、t3、t4、t5、t6是芯片内部内部振荡器产生时钟，产生四个可编程定时器：--16.38ms； -2.048毫秒； -2.048 毫秒； -262.1ms实现。 如果某些设计需要的定时器时间超过512ms，那么可以双击图5中的开关，将开关配置在外部时钟上，灵活实现各种延时需求。

图 5

开发工具PAC-used可以将伪代码设计成项目的正式代码，编译仿真后写入到设备中。 本板开发代码界面如图6所示。

图 6

通过图6，我们可以看到整个控件实现的配置过程：

Step0: Begin是每一个设计都需要开始的一句话，告诉我们软件设计已经开始了，是一条复位指令。

Step1 :=0, =0,=0,=0,B... 是关断3.3V和2.5V的FET驱动，关断1.8V和1.5V的LDO导通信号。 至于，，，，等是我们在软件中给信号起的名字。

Step2：条件D>等待3.3V和2.5V信号为高后。

Step3：A条件->满足Step2的条件后，等待16.38ms的时间（16.38ms是使用的定时器）。

Step4：执行完一个结果，满足Step3后，将信号拉高允许1.3V输出，板子1.3V电压开启。

Step5：A条件D>等到输入1.3V为高电平。

Step6：A条件->满足Step5的条件后，等待2.048ms的时间（2.048ms是使用的定时器）。

Step7：执行结果。 满足Step6后，拉高0.3V信号让输出导通3.3VFET，然后导通板子的3.3VFET MOS管。 至于导通 FET 的导通斜率，如图 7 所示。

以后，Step8，Step9，，……都是同一个意思，这里就不一一解释了。

图 7

在图 7 中，可以通过调整 Pump 的总和值来控制 FET 导通时的斜率。 我们从图中可以看出，如果这四个控制输出不用于FET导通，可以配置成Open Drain Logic，可以作为通用控制LDO，DC/DC……控制导通信号。

5 使用电源控制的结论

现采用在线可编程数字逻辑和在线可编程模拟电路实现电源时序控制和电压监测保护功能。 在单个芯片上完成电源排序和监控，无需多个比较器、电阻器、电容器、定时器和逻辑！ 并且所有的控制结果都可以立即模拟出来，而电源管理设备可以为您做到这一点。 要更改设计，只需重新编程设备的 (r) 配置内存。 使用后最大的感受就是：简单、方便、可靠、准确。

前言

随着人们对高性能个人电脑的追求，台式机电源的主流功率不断提升，从主流的650W一路提升到千瓦级，以满足高性能硬件的功耗需求。华硕最近推出了一款ROG雷神1600W电源，内部采用GaN开关管。也是华硕首款内置GaN开关管的电源。

ROG雷神1600W电源自带OLED显示屏，可以实时显示整机功耗，电源侧面的ARGB灯效支持华硕自家AURA SYNC神光同步，可以与其他支持 RGB 的硬件一起形成酷炫的灯光效果。并且供电针对PCIE5.0，采用16针接口，满足新一代显卡的供电需求。

ROG雷神1600W电源机身正面垂直排列MB、/SATA、CPU/PCI-E、Aura RGB插槽，以白色方框分隔，方便用户组装使用。

电源附带的线材包括主板供电线、2条4+4 CPU供电线、1条PCIE5.0 16PIN供电线、6条PCIE 8PIN供电线、2条PCIE 8+8供电线以及相应的排线连接 SATA 硬盘和 IDE 外围设备。丰富的线缆组合可以满足高端主板和多显卡的供电需求。

氮化镓开关管

充电头网此前拆解了ROG雷神1600W电源。电源外壳上有多根排线，分别连接RGB LED和OLED电源显示屏。PCBA模块通过螺丝固定在外壳内部，外壳由三个外壳组成，简化了组装过程。

电源内部结构左侧为输出模块线路插座部分，通过铜排与整流滤波电路相连。右上角是一块电源输入小板，通过线连接到电源主板上。右下角是两颗交错设计的PFC升压电感，中间是一颗滤波电容。左上角PCB为DC-DC降压电路板，提供3.3和5V输出，下方电路板为备用辅助电源。

ROG雷神1600W电源采用的氮化镓开关管来自，型号为氮化镓开关管，耐压650V，峰值耐压800V。导通电阻为50mΩ，采用TO247封装。设计。

该电源通过控制NMOS实现器件的开关，兼容传统NMOS控制器，直接替代传统NMOS，可享受GaN的低开关损耗、低栅极电荷等诸多优势。其中两个用于交错式 PFC 升压的电源。

充电头网了解到，近期推出了四款SMD氮化镓器件电源控制器，同样采用TOLL 10x12封装，适用于恶劣的温度环境。其产品也被Romas 65W PD GaN充电器、LAB 65W GaN充电器等数十款产品采用，产品性能和品质得到了客户的一致认可。

充电头网汇总

ROG雷神1600W电源由10块PCB组成。功能对应输入EMI滤波、整机交错式PFC和全桥LLC控制、同步整流、输出滤波、DC-DC降压、照明控制、风扇调速等功能。与传统电源相比，它具有更可靠的保护和更高的灵活性，并且还可以使用相应的小板来生产不同功率的电源，以满足更多消费者的需求。

电源输入端采用有源整流设计，减少整流桥带来的功耗。电源由数字电源控制。其中两个分别用于有源整流和交错式PFC控制电源控制器，一个用于全桥LLC和同步整流控制。数字电源 控制器配有六个驱动器，用于驱动每个环节的开关管。PFC升压开关管采用GaN开关管和CREE碳化硅二极管组成交错式PFC电路。