為貼裝在主機板上的電源供應器加進混合控制技術，優勢為能有力及可預測地管理控制器，并即時提供系統狀況。混合控制器（Hybrid Controller）使用相同的常規類比電源設計方法，但增加了作為啟始化（Initialization）及維護的數位介面。數位介面支持系統與通常基于I2C的控制器雙向通訊，讓開發人員能夠讀回控制器的資料，或藉寫入指令至控制器，動態地改變控制器的功能。

　　系統的效能、整體物料清單（BOM）、電路板空間、電源電壓範圍及可靠性等不大會受到加入數位智能的影響，但混合控制帶來的優點是單獨使用類比方案所無法提供的。

　　本文將探討及評估在系統電源應用中使用混合控制所實現的一些優勢。文章將基于實用立場，藉使用實例來確定和探究這些優勢，進而得出能夠成功應用混合控制技術，讓主機板電源應用的終端用戶受益的結論。

　　透過SS/延遲接腳增加功能

　　加入數位通訊并非表示須要增加接腳數量或封裝尺寸。若以一顆僅有類比電路、不含數位介面的元件為例，如圖1所示的ADP3192 40接腳同步降壓轉換器。為了提供數位控制下的動態功能，將須要增加兩個數位接腳，即數據串列數據線（SDA）和時脈串列時脈線（SCL）功能。

　　圖1　ADP3192接腳輸出

　　這表示增加元件占位面積，或者亦可審視何種功能可完全以數位方式來執行，且毋需外部硬體，使類比有多余的接腳，以保持塬有接腳數量。

　　如前文所述，混合控制器內的控制迴路維持為混合控制器內僅含類比電路的迴路，故沒有靈活性來改變與此功能相關的任何接腳。增加SDA和SCL作為任何接腳的第二功能是不容許的，因為該功能必須藉啟用此元件來提供。此外，為可靠操作起見，不可能改變脈衝寬度調變（PWM）或監測接腳的功能。

　　在這些準則下，許多塬本的接腳可能得保持不變，確保元件操作可預測。然而，控制電源輸出序列的軟啟動（SS）及延遲接腳能夠藉數位控制機制單獨地執行。此將使晶片插座（Socket）及接腳數量能保持不變，但加入數位通訊所需的功能。

　　輸出電壓的SS斜率（Slope）由內部計時器設定。缺設值設定為電源導通，此可透過串列介面來編程。SS電路使用內部數位類比轉換器（DAC）以6.25毫伏特的升級來增加輸出電壓至啟動電壓（Boot Voltage）。一旦輸出電壓達到啟動電壓，啟動電壓延遲時間就用上了。

　　對于塬本的ADP3192而言，要改變軟啟動速率（Soft Start Rate）及啟動電壓延遲時間兩個參數，就須要使用公式1及公式2重新計算兩個離散元件，并在主機板上改變硬體。這些元件不可能採用熱插拔（Hot Swapped）方式，因此，在僅含類比電路的設計中，不可能以動態的方式改變軟啟動的設定。

　　公式1

　　公式2

　　圖2顯示的是相同元件，但呈現它如何能夠整合數位通訊，而接腳數量與塬本的ADP3192相同。加入數位通訊后，以數位方式執行軟啟動及延遲機制，提供更多的功能。

　　圖2　ADP3192修改后的接腳輸出

　　這不僅影響接腳功能及軟啟動機制使用的方式，還增強靈活性，能夠動態地改變插座上所見啟動電壓的延遲及扭轉率。

　　一旦確定數位通訊，即可審視可應用或以數位方式監測其他功能。最終目標為能以最小的工作量在數位域監測所有功能，其中大部分的功能能動態改變，從而適應終端開發人員的需求或系統設置要求。

　　電壓識別（VID）接腳（接腳32～29）接受數位訊號輸入，并使用這數位訊號輸入改變類比輸出電平，而此可透過使用數位鏈路來實現。

　　要實現這一點，元件的接腳輸出將不會改變。增加的功能為開發人員提供更高的控制等級。然而，藉由VID代碼接腳響應的地方改變，控制器必須忽略所有發生在外部硬體的進一步改變，除非另有聲明。若沒有實現這一點，元件可能到達意料之外/未預測到的輸出電壓，或者降壓至永久的關閉狀態，故而須要觸發啟用接腳來恢復操作。

　　當然，開發人員也可獲得其他功能：如電壓偏移（Voltage Offset），此功能支持增加偏移來微調輸出電壓；及內部相位均衡放大器增益的相位均衡調節，此功能確保每個PWM都有均等的脈衝寬度及工作週期（Duty Cycle）。

　　由于可以數位方式改變諸如負載線（Loadline）值、主動相位（Active Phase）數量及安全特性等參數，且藉數位介面報告系統狀況，對于長期應用的開發人員而言，頗具價值。

　　以無線通訊增強監測能力

　　對于設計人員來說，增加數位通訊最具價值之處，是它能夠即時地提供工作所設定的最新報告，可即時主動監測或響應任何故障或狀態改變。

　　輸出電壓、相位狀態及電流輸出等功能都能夠基于數位介面讀回及監測。此監測能力能夠根據設計要求及工作期間可能產生的警報指示、故障及通知，藉設定限制來動態地使用。

　　可靠的通知，如提示是否發生故障或系統是否未以最佳的能力等級工作，能夠幫助尋找故障，獲知系統內出現的任何問題。此能夠用于工作期間的動態改變，或是根據所使用的系統，簡單地用于提供資料給開發人員。

　　隨著電源管理及針對變化的負載以最佳的條件運行管理系統的能力日漸受到重視，動態控制為硬體設計提供一定水準的智能，在硬體設計中，能夠在其所使用的工作系統中提供及維持這樣的智能。

　　同樣，隨著功能增加至元件中，若開發人員選擇在元件工作時不使用數位介面，為終端用戶或開發人員獲得可視化的故障提示或系統警報的能力，可能仍然適用于系統故障的早期檢測。使用專用接腳來提供故障及警報狀況，可保持塬有的接腳數量，并無損系統功能。

　　此監測功能在工程修復作業時間方面提供更高效的方式，而在工程修復作業時能在工作的系統（Live System）中執行此監測功能，此功能也有助于提供新的更嚴格的能源額等級評定（Energy Rating）限制及耗電量（Power Expenditure）目標。

　　混合控制器提供靈活設計優勢

　　現能審視可在設計中整合數位控制的可用元件。產業界發展的ADP4000是一款具有數位介面的可編程多相降壓轉換器（圖3）。

　　圖3　ADP4000接腳輸出

　　雖然ADP4000的接腳輸出、類比功能與ADP3192并不相同，但它的許多特性/功能仍保持不變，再加上能夠以數位方式編程及監測特定參數而獲得額外優勢。此係以數位方式執行軟啟動、延遲及負載線設定等接腳功能。

　　ADP4000由于以數位介面整合所述的功能，實質上是ADP3192控制器及僅類比設計不能提供的功能的混合體。此顯示混合控制器在主機板電源設計中能夠提供的優勢。

　　從上述討論中能夠得出結論：為任何類比元件加入數位介面會帶來監測及控制能力的明顯優勢。它令系統更靈活，而不大影響電路板布線。

　　雖然元件上必須提供的接腳功能僅用于通訊，但此功能為開發人員提供明顯的優勢，且長遠而言，對電源管理設計及實作是無價的。