高可用性电源的数字化管理有着巨大的前景，但它往往以复杂的多芯片电路解决方案为代价。例如，具有电压电流监测和电源电压余量的应用可能需要许多ic，包括低漂移基准，至少具有12位分辨率的多通道差分输入ADC, 8位DAC和专用微控制器。再加上边际算法、电压和电流监测功能所需的大量软件开发工作，以及成本、复杂性、宽敞的电路板面积要求和大量的设计调试时间，即使是最专注的电源设计人员也不会尝试数字管理电源。

LTC2970通过将重要功能集成到一个易于使用的器件中，简化了数字管理电源的设计:双电源监视器和控制器。图1显示了LTC2970的框图，突出显示了以下特性:

• 14位差分输入得尔塔西格马 ADC，在使用片上参考时，在工业温度范围内最大总未调整误差(TUE)为±0.5%。

• 一个7通道ADC多路复用器，具有四个外部差分输入，一个12V输入，一个5V V(DD)输入，以及一个片上温度传感器输入。

• 两个连续时间，8位，电流输出dac与电压缓冲输出。电压缓冲器的输出可置于低漏、高阻抗状态。

• 内置的闭环伺服算法，可将DC/DC转换器的负载点电压调整到所需值。电压伺服的范围和分辨率可通过两个外部电阻进行用户调节。

• 广泛，用户可配置过压和欠压故障监测。

• 一个I(2)C和SMBus兼容的2线串行总线接口，两个GPIO引脚，和一个警报销。

• 片上5V线性稳压器，允许LTC2970从外部8V到15V电压供电。

• 该系列的另一部分，LTC2970-1，增加了一个跟踪算法，允许两个或更多的电源以受控的方式上升和下降。

保证金和监控应用

图2显示了带有外部反馈电阻的DC/DC转换器的监控和边界的典型应用电路。

LTC2970的V(IN0_A)差分输入直接在负载点检测电压，而输入V(IN0_B)监测通过检测电阻R(50)的电压。通过将数字化负载点电压与目标电压进行比较的线性搜索算法，DC/DC转换器的输出电压可以边缘到精确的、用户可编程的设定点。然后根据需要调整IDAC0提供的电流，每个伺服迭代一个LSB。该电流通过电阻R(40)产生负载点接地参考校正电压，该电压被缓冲到V(OUT0)引脚。由此产生的V(OUT0)引脚和转换器反馈节点之间的电压差乘以-R (20)/R(30)的系数，并加上DC/DC转换器的标称输出电压，从而关闭伺服回路。当电压裕度被禁用时，转换器的反馈节点可以通过将V(OUT0)引脚置于高阻抗状态来与LTC2970隔离。

图3显示了LTC2970应用于具有TRIM引脚的DC/DC转换器。如图2所示，需要两个外部电阻:V(OUT0)通过电阻R30连接到TRIM引脚，I(OUT0)通过R40端接在DC/DC转换器的负载点地。上电后，V(OUT0)引脚默认为高阻抗状态，允许DC/DC转换器上电到其标称输出电压。上电后，LTC2970的软连接功能可用于在使能V(OUT0)之前自动找到最接近TRIM引脚开路电压的IDAC代码。

需要测序的应用程序可以配置为在LTC2970上电时通过将GPIO_CFG引脚绑高来阻止DC/DC转换器。这导致GPIO_0引脚自动将DC/DC转换器的RUN引脚拉低，直到SMBus兼容I(2)C接口释放它。

LTC2970的绝对精度如图4所示。如果LTC3728 DC/DC转换器的电压偏差超过±0.1%，LTC2970配置为将LTC3728的一个输出伺服到1V。当LTC2970和DC/DC转换器从-50°C加热到100°C时，它很容易将输出电压保持在1V的±1mV范围内。当LTC2970与LTC3728隔离时，在相同的温度范围内，输出电压在1.002V和1.0055V之间漂移。

特性

LC2970的特点提供了几个区别于竞争解决方案的优势:

Delta-Sigma ADC

LTC2970的ADC是一个二阶delta-sigma调制器，后面跟着一个sinc(2)数字滤波器，该滤波器以30Hz的转换速率将调制器的串行数据转换为14位字。当使用片上基准时，ADC的TUE小于±0.5%。

与传统adc相比，delta-sigma adc的一个优势是片上数字滤波。再加上较大的过采样比(OSR = 512)，这一特性使得LTC2970在采样电源电压时对噪声的影响不敏感。LTC2970的sinc(2)数字滤波器除了在调制器采样频率的整数倍处(f(s) = 30.72kHz)提供高抑制。在ADC的输入端添加一个简单的RC低通滤波器可以衰减有可能混叠到DC的纹波分量。

ADC的差分输入可以监测负载点的电源电压并检测电阻电压。差分和共模输入范围为-0.3V至6V。凭借其500 μ V/LSB分辨率，ADC可以在仅为几百万欧姆的检测电阻值上解析大范围负载电流的电压。对于没有感测电阻的开关电源应用，使用图5所示的应用电路，通过电感的直流电阻测量负载电流。

ADC输入也与LTC2970的内部电源隔离。因此，用户可以在不打开主体二极管的情况下测量大于V(DD)的差分和共模输入电压，并且如果LTC2970在监测来自不同电源的DC/DC转换器电压时断电，则无需采取特殊预防措施。

电压缓冲idac

图6说明了每个LTC2970的连续时间idac如何通过外部反馈网络连接到DC/DC转换器。伺服校正电压由电阻R(40)设定。由于R(40)在负载点接地处终止，因此校正电压对负载引起的地面反弹不敏感。校正电压由单位增益放大器缓冲到V(OUT0)引脚，其输出可置于低漏(<100nA)高阻抗状态。电阻R(30)将V(OUT0)引脚连接到DC/DC转换器的反馈节点。校正电压可以移动转换器输出的范围和分辨率可通过电阻R(30)进行调节。

“软连接”功能允许LTC2970在启用电压缓冲之前自动找到最接近DC/DC转换器反馈节点电压的V(OUT0)电压，从而最大限度地减少对转换器输出电压的任何干扰。

从V(OUT0)引脚到LTC2970的V(DD)电源没有体二极管，当V(DD)低于LTC2970的欠压锁定阈值时，V(OUT0)引脚进入高阻抗状态。因此，当LTC2970掉电时，如果DC/DC转换器仍处于活动状态，则不需要采取特别的预防措施。

电压伺服

电压伺服功能可以配置为触发欠压和/或过压事件，连续运行或仅运行一次。LTC2970依靠简单的线性搜索算法来查找IDAC代码，从而产生与伺服目标最接近的ADC输入电压。伺服算法的极性可以被编程为反相(默认)或非反相。

电压监测

LTC2970能够在7个不同输入通道的任意组合上执行ADC转换。过压和欠压阈值寄存器允许用户在输入电压之一偏离可接受的窗口之外时定义瞬时和/或锁存故障。GPIO_0和的错可以将引脚配置为在发生故障时断言。

用LTC2970-1跟踪两个或更多的供应

LTC2970-1通过添加一些外部组件实现电源跟踪。一个特殊的全局地址和同步命令允许多个ltc2970 -1跟踪和排序多对电源。

一个典型的LTC2970-1跟踪应用电路如图7所示。GPIO_0和GPIO_1引脚直接连接到各自的DC/DC转换器RUN/SS引脚。当GPIO_CFG上拉到V(DD)时，LTC2970-1上电后自动保持DC/DC转换器。n通道fet Q10和Q11以及二极管D10和D11在R30A和R31A周围形成单向范围开关，而GPIO_CFG为高电平，这允许V(OUT0)和V(OUT1)引脚通过电阻R30B和R31B驱动转换器输出一直到/从地。当GPIO_CFG拉低时，fet Q10和Q11关闭。然后R30A、R31A与R30B、R31B串联，进行正常余量操作。当GPIO_CFG拉低时，与Q10和Q11门串联的100k欧姆/0.1µF低通滤波器可最大限度地减少DC/DC转换器反馈节点的电荷注入。

结论

LTC2970双电源监视器和控制器将数字化管理、高可用性电源应用所需的必要功能集成到一个易于使用的器件中。一个多路复用，差分输入14位得尔塔 - 西格马和一个低漂移片上基准提供小于±0.5%的总未调整误差。两个连续时间，8位，电压缓冲的idac也可以通过I(2)C和SMBus兼容接口编程到伺服电源所需的电压。广泛的、用户可配置的故障监测和内置的伺服算法减少了系统计算资源的负担，缩短了软件开发时间。LTC2970和LTC2970-1采用24引脚QFN封装。