面向系統(tǒng)的板級電源管理方法:CompactPCI電路板的電源管理案例研究
相反,當熱插拔控制器檢測到電路板正在從系統(tǒng)中拔出,在電源連接器斷開之前,必須確保電路板邊緣的電源已脫開。不這樣做話就會在背板的電源上產生電弧和瞬變,可能會干擾其他正在運作的電路板。
在實際的熱插拔控制系統(tǒng)中,即便是一個簡單的系統(tǒng),還有其他一些重要細節(jié)可能需要控制器進行處理,例如如果未能妥善處理過流檢測的情況,可能影響系統(tǒng)中的其他電路板。如果對于cPCI系統(tǒng)使用專用功能的cPCI熱插拔控制器,通常提供(但不總是)上面所述的基本時序和診斷功能。如果電路板能夠在一個約束的專門功能的熱插拔控制器內工作,這也許是最簡單的解決辦法。
CompactPCI的電路板電源管理不僅僅是熱插拔控制
隨著板級集成度的不斷提升,對電源管理的作用和復雜性的要求也越來越高。多個器件可能需要遵循特殊的上電和斷電時序。甚至使用多個電壓支持核和I/O電路的單芯片可能需要專門的時序。通過使用DC-DC轉換器及負載點(POL)穩(wěn)壓器,往往是在本地電路板上提供多個電源,并可能需要單獨的監(jiān)測和控制功能?!?p> 設計用于不間斷計算和通信應用中的系統(tǒng)帶來了額外的電源管理問題。例如,電路板上一個子系統(tǒng)中的一個元件失效時,它可能只需要能夠關閉有故障的子系統(tǒng),而允許電路板上的其它子系統(tǒng)繼續(xù)工作。
實現設計的一種方式是開始用一個或多個'標準'的電源管理集成電路,支持所需的單個功能,然后再設計一個協(xié)調它們運作的系統(tǒng)。根據協(xié)調的復雜性,實現可能是簡單的粘合邏輯,或復雜的微控制器和支持固件(圖2)。
圖2電源管理系統(tǒng)可以通過組合標準的電源管理集成電路與頂層控制功能來實現。雖然簡單設計是可行的,當人們試圖提供獨立控制器的各種功能和接口需求時,這種方法很快變得無法控制。
雖然這種ad-hoc方式可能會形成一個有用的設計,但是可能由于未使用的功能和復制的功能,以及大的封裝而造成不必要的費用。此外,即使最終能夠與微控制器相協(xié)調,這種解決方案的硬連線的性質會使人難以逐步修改設計來解決問題,或支持產品的遷移。
面向系統(tǒng)的方法
取代從一個或多個預先定義的控制器集成電路實現電源管理系統(tǒng)的方法,更有效的方法是首先考慮需要那些基本功能,以支持電源管理系統(tǒng)。這些功能可以分為支持硬件測量和控制的資源,支持時序和組合處理創(chuàng)建的邏輯運算。表1列出了需要實現電源管理的最常見的部分功能。
表1 通用電源管理功能
分解電源管理系統(tǒng)的要求至上述功能可以更容易、簡潔地定義設計。第一步是確定所需關鍵功能的類型和功能,如電壓和電流監(jiān)測點和數字I/O。下一步是確定對每個資源的具體要求。對于圖1假設的cPCI電源系統(tǒng),需要以下的資源(表
下面的設計實例將使用萊迪思半導體公司的ispPAC Power Manager II系列,ispPAC-POWER1220AT8?;诠I(yè)標準的基于宏單元的CPLD架構,這個器件針對電源管理應用進行了優(yōu)化,集成了專門的I/O,如可編程電壓監(jiān)視輸入和high-side MOSFET驅動器輸出功能。圖3展示了ispPAC-POWER1220AT8 (U1)的示意圖,它和相關器件配置為用作cPCI的熱插拔控制器,以及次級電源監(jiān)控和時序控制器?!?/span>
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