डिजिटल पावर प्रबंधन प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग
यह लेख डिजिटल बिजली आपूर्ति की बुनियादी विशेषताओं, एनालॉग बिजली आपूर्ति की तुलना में डिजिटल बिजली आपूर्ति के फायदे और डिजिटल बिजली प्रबंधन की मुख्य सामग्री का परिचय देता है, और डिजिटल बिजली प्रबंधन तकनीक के अनुप्रयोग का भी परिचय देता है।
एकीकृत सर्किट की नई पीढ़ी के लिए 3.3V, 1.8V या उससे भी कम बिजली आपूर्ति वोल्टेज की आवश्यकता होती है। एक एकल डिवाइस को बिजली की आपूर्ति के लिए कई वोल्टेज की आवश्यकता होती है, और वर्तमान मांग बड़ी है, और डिवाइस पर वोल्टेज सही समय पर लागू किया जाना चाहिए। वोल्टेज ड्रॉप को कम करने और वोल्टेज को स्थिर करने के लिए इन उपकरणों को बिजली देने वाले वोल्टेज को बोर्ड पर (अधिमानतः उपकरणों के करीब) उत्पन्न किया जाना चाहिए। उच्च-प्रदर्शन डीसी/डीसी कनवर्टर विस्तृत-श्रेणी इनपुट के लिए उपयुक्त हैं और इन्हें पृथक बिजली आपूर्ति या गैर-पृथक पॉइंट-ऑफ-लोड कनवर्टर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसलिए, अधिकांश ऑनबोर्ड बिजली आपूर्ति प्रणालियों ने बिजली आपूर्ति के मुख्य निकाय के रूप में डीसी/डीसी रूपांतरण मॉड्यूल को अपनाया है। हालाँकि, बिजली प्रबंधन सर्किट के बिना एक पूर्ण और स्वस्थ बिजली प्रणाली का निर्माण नहीं किया जा सकता है। बिजली प्रबंधन की सामग्री में शामिल हैं: बिजली प्रणाली की निगरानी, अनुक्रमण और ट्रैकिंग, निगरानी और विफलता-सुरक्षित। पावर प्रबंधन उपकरण सामान्य-मोड अस्वीकृति, स्टार्ट-अप सीमित करना, स्टार्ट-अप और शटडाउन का नियंत्रण और यहां तक कि इनपुट पर पावर फैक्टर सुधार जैसे कार्यों को संभालते हैं। आउटपुट साइड पर कॉन्फ़िगर किया गया पावर प्रबंधन उपकरण स्टार्टअप अनुक्रम और आउटपुट वोल्टेज विनियमन को नियंत्रित करता है, और ओवर-अंडरवोल्टेज और ओवर-वर्तमान स्थितियों के लिए संबंधित विफलता सुरक्षा प्रदान करता है। चित्र 1 पृथक एसी/डीसी बिजली प्रणालियों में बिजली प्रबंधन उपकरणों की अनुप्रयोग सुरक्षा। सभी प्रासंगिक कार्यात्मक सर्किटों को मुख्य सर्किट से अलग किया जाना आवश्यक है।
डिजिटल पावर प्रबंधन प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग की विस्तृत व्याख्या
समर्पित डिजिटल पावर प्रबंधन उपकरणों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले एनालॉग सर्किट या माइक्रोकंट्रोलर, प्रोग्रामेबल लॉजिक डिवाइस और अन्य तरीकों की तुलना में लागत, विकास चक्र और विश्वसनीयता में अधिक फायदे हैं। डिजिटल पावर प्रबंधन उपकरणों की एक नई पीढ़ी एक तेज़ एडीसी को एकीकृत करती है जो वास्तविक समय की निगरानी आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है, जिससे यह सामान्य प्रयोजन माइक्रोकंट्रोलर के ऑफ-चिप एडीसी की तुलना में विफलताओं को तेज़ी से प्रतिबिंबित करने में सक्षम हो जाती है। सटीक वोल्टेज विनियमन सेटिंग्स, दोष सुरक्षा और अन्य कार्यों को प्राप्त करने के लिए मॉनिटरिंग डेटा I2C या PMBus बस के माध्यम से बिजली आपूर्ति के मुख्य नियंत्रक को प्रेषित किया जाता है। एक आंतरिक घड़ी दोष लॉगिंग को सक्षम बनाती है। मल्टी-आउटपुट पावर सिस्टम के लिए, डिजिटल पावर मुख्य नियंत्रक बस इंटरफ़ेस के माध्यम से वास्तविक समय में प्रत्येक आउटपुट टर्मिनल के प्रबंधन डिवाइस से प्रत्येक आउटपुट के मॉनिटरिंग डेटा को पढ़ता है, जिससे पावर सिस्टम की व्यापक निगरानी का एहसास होता है। एक बार सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन स्वीकृत हो जाने के बाद, डिज़ाइन के सभी उत्पादों के लिए समान स्रोत फ़ाइलों और कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलों का उपयोग किया जा सकता है, और प्रदर्शन इकाई से इकाई तक सुसंगत होता है, जबकि एनालॉग सर्किट में घटकों में अंतर के कारण अलग-अलग प्रदर्शन होगा।
पारंपरिक बिजली प्रणाली प्रबंधन सर्किट जो बिजली प्रबंधन को लागू करने और एम्पलीफायरों, तुलनित्रों और आरसी समय देरी के माध्यम से विभिन्न पैरामीटर सेट करने के लिए एनालॉग सर्किट पर भरोसा करते हैं, अब डिजिटल पावर प्रबंधन उपकरणों के रूप में बेहतर नहीं हैं। डिज़ाइन के गहरा होने से, मापदंडों के परिवर्तन के साथ घटक अब नहीं बदलेंगे, और सर्किट बोर्ड को अब बार-बार पुन: संसाधित करने की आवश्यकता नहीं होगी। एक विशेष डिजिटल पावर प्रबंधन उपकरण का उपयोग करना, कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर को ऑपरेटिंग पैरामीटर सेट करने की अनुमति देता है। डिज़ाइन के दौरान परिवर्तन को बिना हार्डवेयर परिवर्तन के सॉफ़्टवेयर में आसानी से लागू किया जा सकता है। कॉन्फ़िगरेशन सॉफ़्टवेयर को डिज़ाइनर को केवल कुछ पैरामीटर समायोजित करने की आवश्यकता होती है। सभी पैरामीटर सेट होने के बाद, उन्हें प्रोग्रामिंग डाउनलोड लाइन के साथ I2C पोर्ट के माध्यम से डिजिटल पावर प्रबंधन डिवाइस पर डाउनलोड किया जा सकता है। चित्र 2 एक विशिष्ट बिजली प्रबंधन उपकरण की आंतरिक कार्यात्मक इकाइयों का एक ब्लॉक आरेख है।
डिजिटल पावर प्रबंधन प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग की विस्तृत व्याख्या
बिजली प्रणालियों की निगरानी में विशेष बिजली प्रबंधन एकीकृत सर्किट के अनुप्रयोग के अलावा, एकीकृत सर्किट की नई पीढ़ी ने बिजली की खपत को कम करने और अपने स्वयं के डिजाइन में आंशिक बिजली प्रबंधन, डिजिटल पावर और डिजिटल पावर प्रबंधन प्रदान करने के कार्यों को भी जोड़ा है। डिवाइस संचार इंटरफ़ेस। यह उच्च-स्तरीय डिजिटल प्रोसेसर में परिलक्षित हुआ है। डिजिटल प्रोसेसर, डीसी/डीसी कनवर्टर और डिजिटल पावर प्रबंधन इकाई के बीच संचार के माध्यम से, प्रोसेसर अपनी वर्तमान प्रसंस्करण गति और कार्य तीव्रता के अनुसार आवश्यक बिजली आपूर्ति वोल्टेज को स्वचालित रूप से समायोजित कर सकता है। डिजिटल बिजली आपूर्ति और बिजली प्रबंधन इकाई में कई रजिस्टर होते हैं। जब प्रोसेसर द्वारा आवश्यक वोल्टेज बदलता है, तो यह संबंधित रजिस्टरों को कॉन्फ़िगर करने के लिए बस के माध्यम से नया डेटा प्राप्त करता है, या डिजिटल बिजली आपूर्ति के आंतरिक प्रोग्राम की लुकअप तालिका में प्रासंगिक सेटिंग मान ढूंढता है। इस प्रकार की योजना सख्त बिजली खपत आवश्यकताओं वाले क्षेत्रों में मुख्यधारा का अनुप्रयोग बन रही है। आंतरिक भागों के लिए अलग बिजली आपूर्ति वाले प्रोसेसर के लिए, स्टैंडबाय या स्लीप अवस्था में कार्यात्मक इकाइयों को पूरी तरह से बंद किया जा सकता है, जिससे बिजली की खपत कम हो जाएगी, लेकिन बिजली आपूर्ति प्रबंधन के लिए उच्च आवश्यकताएं सामने आएंगी। न केवल आउटपुट पोर्ट बढ़ते हैं, बल्कि विभिन्न पोर्ट की सेटिंग और मॉनिटरिंग से डिजिटल पावर प्रबंधन इकाई में प्रोग्राम की जटिलता भी काफी बढ़ जाएगी। प्रोसेसर के अंदर हार्डवेयर प्रदर्शन मॉनिटर एक विशिष्ट समय के भीतर सबसे कम आपूर्ति वोल्टेज प्रदान कर सकता है। मॉनिटर की जानकारी सीधे प्रोसेसर के अंदर से आती है, इसलिए मॉनिटरिंग सिस्टम का बंद लूप पूरी तरह से प्रोसेसर चिप के अंदर होता है, जो पावर प्रबंधन के एसओसी डिजाइन को साकार करता है।
