ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ٹیکنالوجی اور ایپلی کیشن
یہ مضمون ڈیجیٹل پاور سپلائی کی بنیادی خصوصیات، اینالاگ پاور سپلائی کے مقابلے میں ڈیجیٹل پاور سپلائی کے فوائد اور ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ کے اہم مواد کو متعارف کرایا گیا ہے، اور ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ٹیکنالوجی کے اطلاق کو بھی متعارف کرایا گیا ہے۔
انٹیگریٹڈ سرکٹس کی نئی نسل کو 3.3V، 1.8V یا اس سے بھی کم پاور سپلائی وولٹیج کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک آلے کو بجلی کی فراہمی کے لیے متعدد وولٹیجز کی ضرورت ہوتی ہے، اور موجودہ ڈیمانڈ بہت زیادہ ہے، اور وولٹیج کو صحیح وقت پر ڈیوائس پر لاگو کیا جانا چاہیے۔ وولٹیج جو ان آلات کو طاقت دیتے ہیں وہ بورڈ پر (ترجیحا طور پر آلات کے قریب) پیدا ہونے چاہئیں تاکہ وولٹیج کی کمی کو کم سے کم کیا جا سکے اور وولٹیج کو مستحکم کیا جا سکے۔ اعلی کارکردگی والے DC/DC کنورٹرز وسیع رینج کے ان پٹ کے لیے موزوں ہیں اور انہیں الگ تھلگ پاور سپلائیز یا غیر الگ تھلگ پوائنٹ آف لوڈ کنورٹرز کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ لہذا، زیادہ تر آن بورڈ پاور سپلائی سسٹمز نے DC/DC کنورژن ماڈیولز کو پاور سپلائی کے مرکزی باڈی کے طور پر اپنایا ہے۔ تاہم، پاور مینجمنٹ سرکٹس کے بغیر ایک مکمل اور صحت مند پاور سسٹم نہیں بنایا جا سکتا۔ پاور مینجمنٹ کے مواد میں شامل ہیں: پاور سسٹم کی نگرانی، ترتیب اور ٹریکنگ، نگرانی اور ناکامی سے محفوظ۔ پاور مینجمنٹ ڈیوائسز کامن موڈ کو مسترد کرنے، اسٹارٹ اپ کو محدود کرنے، اسٹارٹ اپ اور شٹ ڈاؤن پر کنٹرول، اور یہاں تک کہ ان پٹ پر پاور فیکٹر کی اصلاح جیسے کاموں کو سنبھالتے ہیں۔ آؤٹ پٹ سائیڈ پر کنفیگر کردہ پاور مینجمنٹ ڈیوائس اسٹارٹ اپ سیکوئنس اور آؤٹ پٹ وولٹیج ریگولیشن کو کنٹرول کرتا ہے، اور اوور انڈر وولٹیج اور اوور کرنٹ حالات کے لیے اسی طرح کی ناکامی کا تحفظ فراہم کرتا ہے۔ تصویر 1 الگ تھلگ AC/DC پاور سسٹمز میں پاور مینجمنٹ ڈیوائسز کا اطلاق تحفظ۔ تمام متعلقہ فنکشنل سرکٹس کو مین سرکٹ سے الگ کرنے کی ضرورت ہے۔
ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ٹیکنالوجی اور ایپلی کیشن کی تفصیلی وضاحت
دی
ڈیڈیکیٹڈ ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ڈیوائسز لاگت، ڈیولپمنٹ سائیکل اور بھروسے میں عام طور پر استعمال ہونے والے اینالاگ سرکٹس یا مائیکرو کنٹرولرز، قابل پروگرام لاجک ڈیوائسز اور دیگر طریقوں سے زیادہ فوائد رکھتی ہیں۔ ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ڈیوائسز کی ایک نئی نسل ایک تیز رفتار ADC کو مربوط کرتی ہے جو ریئل ٹائم مانیٹرنگ کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے، جس سے یہ عام مقصد کے مائکرو کنٹرولر کے آف چپ ADC سے زیادہ تیزی سے ناکامیوں کی عکاسی کر سکتا ہے۔ نگرانی کا ڈیٹا I2C یا PMBus بس کے ذریعے بجلی کی سپلائی کے مرکزی کنٹرولر کو منتقل کیا جاتا ہے تاکہ وولٹیج ریگولیشن کی درست ترتیبات، فالٹ پروٹیکشن اور دیگر افعال کو حاصل کیا جا سکے۔ ایک اندرونی گھڑی فالٹ لاگنگ کو قابل بناتی ہے۔ ملٹی آؤٹ پٹ پاور سسٹم کے لیے، ڈیجیٹل پاور مین کنٹرولر پاور سسٹم کی جامع نگرانی کا احساس کرتے ہوئے، بس انٹرفیس کے ذریعے ہر آؤٹ پٹ ٹرمینل کے مینجمنٹ ڈیوائس سے ہر آؤٹ پٹ کے مانیٹرنگ ڈیٹا کو حقیقی وقت میں پڑھتا ہے۔ ایک بار سافٹ ویئر ڈیزائن کی منظوری کے بعد، ایک ہی سورس فائلز اور کنفیگریشن فائلز کو ڈیزائن کی تمام مصنوعات کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، اور کارکردگی یونٹ سے یونٹ تک یکساں ہوتی ہے، جب کہ اجزاء میں فرق کی وجہ سے اینالاگ سرکٹس کی کارکردگی مختلف ہوتی ہے۔
روایتی پاور سسٹم مینجمنٹ سرکٹس جو پاور مینجمنٹ کو لاگو کرنے کے لیے اینالاگ سرکٹس پر انحصار کرتے ہیں اور ایمپلیفائرز، کمپریٹرز اور RC ٹائم ڈیلیز کے ذریعے مختلف پیرامیٹرز سیٹ کرتے ہیں اب ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ڈیوائسز کی طرح اعلیٰ نہیں ہیں۔ ڈیزائن کے گہرے ہونے کے ساتھ، پیرامیٹرز کی تبدیلی کے ساتھ اجزاء مزید تبدیل نہیں ہوں گے، اور سرکٹ بورڈ کو بار بار دوبارہ پروسیس کرنے کی ضرورت نہیں ہوگی۔ ایک خصوصی ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ڈیوائس کا استعمال کرتے ہوئے، کنفیگریشن سافٹ ویئر کو آپریٹنگ پیرامیٹرز سیٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ڈیزائن کے دوران تبدیلیاں ہارڈ ویئر کی تبدیلیوں کے بغیر سافٹ ویئر میں آسانی سے لاگو کی جا سکتی ہیں۔ کنفیگریشن سوفٹ ویئر کے لیے صرف ڈیزائنر کو چند پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ تمام پیرامیٹرز سیٹ ہونے کے بعد، انہیں پروگرامنگ ڈاؤن لوڈ لائن کے ساتھ I2C پورٹ کے ذریعے ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ڈیوائس پر ڈاؤن لوڈ کیا جا سکتا ہے۔ شکل 2 ایک عام پاور مینجمنٹ ڈیوائس کے اندرونی فنکشنل یونٹس کا بلاک ڈایاگرام ہے۔
ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ ٹیکنالوجی اور ایپلی کیشن کی تفصیلی وضاحت
پاور سسٹمز کی نگرانی میں خصوصی پاور مینجمنٹ انٹیگریٹڈ سرکٹس کے اطلاق کے علاوہ، انٹیگریٹڈ سرکٹس کی نئی نسل نے اپنے ڈیزائن میں بجلی کی کھپت اور جزوی پاور مینجمنٹ کو کم کرنے کے فنکشنز بھی شامل کیے ہیں، جو ڈیجیٹل پاور اور ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ فراہم کرتے ہیں۔ ڈیوائس مواصلاتی انٹرفیس۔ اس کی عکاسی اعلیٰ درجے کے ڈیجیٹل پروسیسرز میں ہوئی ہے۔ ڈیجیٹل پروسیسر، DC/DC کنورٹر اور ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ یونٹ کے درمیان رابطے کے ذریعے، پروسیسر اپنی موجودہ پروسیسنگ کی رفتار اور کام کی شدت کے مطابق مطلوبہ پاور سپلائی وولٹیج کو خود بخود ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔ ڈیجیٹل پاور سپلائی اور پاور مینجمنٹ یونٹ میں کئی رجسٹر ہوتے ہیں۔ جب پروسیسر کے لیے مطلوبہ وولٹیج تبدیل ہوتا ہے، تو یہ متعلقہ رجسٹروں کو ترتیب دینے کے لیے بس کے ذریعے نیا ڈیٹا حاصل کرتا ہے، یا ڈیجیٹل پاور سپلائی کے اندرونی پروگرام کے تلاش کے جدول میں متعلقہ سیٹنگ ویلیوز کو تلاش کرتا ہے۔ اس قسم کی اسکیم بجلی کی کھپت کے سخت تقاضوں کے ساتھ میدانوں میں مرکزی دھارے کی ایپلی کیشن بن رہی ہے۔ اندرونی حصوں کے لیے الگ پاور سپلائی والے پروسیسرز کے لیے، سٹینڈ بائی یا سلیپ سٹیٹ میں فعال یونٹس کو مکمل طور پر بند کیا جا سکتا ہے، جس سے بجلی کی کھپت میں مزید کمی آئے گی، لیکن پاور سپلائی کے انتظام کے لیے اعلیٰ تقاضے سامنے آئیں گے۔ نہ صرف آؤٹ پٹ پورٹس میں اضافہ ہوتا ہے بلکہ مختلف بندرگاہوں کی ترتیب اور نگرانی سے ڈیجیٹل پاور مینجمنٹ یونٹ میں پروگرام کی پیچیدگی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ پروسیسر کے اندر ہارڈ ویئر کی کارکردگی مانیٹر ایک مخصوص وقت کے اندر سب سے کم سپلائی وولٹیج فراہم کر سکتا ہے۔ مانیٹر کی معلومات براہ راست پروسیسر کے اندر سے آتی ہیں، اس لیے مانیٹرنگ سسٹم کا بند لوپ مکمل طور پر پروسیسر چپ کے اندر ہوتا ہے، جس سے پاور مینجمنٹ کے SOC ڈیزائن کا احساس ہوتا ہے۔
