電源管理的挑戰(zhàn)

     　一個(gè)典型的CPU電源電路如圖1所示。對(duì)于典型的DSP吟钻、 FPGA或微處理器拓嗽，各種電源電壓要求為：器件的核心電壓為1.2V、輔助電壓和PLL電壓為3.3V溶豌、 I/O驅(qū)動(dòng)電壓為1.5V和1.8V尖初。常見的電源設(shè)計(jì)的電壓是源于單一的5V輸入電源，通過一系列DC/DC轉(zhuǎn)換器后產(chǎn)生各種電源電壓桶淡。為提供如同單電源印刷電路板一樣的可靠性纯末，必須對(duì)電路板上的所有電源進(jìn)行監(jiān)測，并能產(chǎn)生正確的CPU復(fù)位信號(hào)或電源故障中斷信號(hào)靴寂。

　　圖1的電壓監(jiān)控塊是一個(gè)集成電路磷蜀，當(dāng)電源發(fā)生故障或手動(dòng)切斷電路板的電源時(shí)，它會(huì)發(fā)送信號(hào)給CPU榨汤。如果任何一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障蠕搜，電壓將升高或降低，超出正常工作電壓的范圍收壕，從而導(dǎo)致CPU不能正常執(zhí)行程序妓灌。對(duì)CPU而言，一個(gè)潛在的最糟糕情況是非易失性內(nèi)存被改寫蜜宪，使系統(tǒng)無法啟動(dòng)虫埂。如果電源發(fā)生故障時(shí)能夠中斷CPU祥山，就能安全地中止當(dāng)前任務(wù)，為可靠重新啟動(dòng)保存重要信息掉伏。

　　許多廉價(jià)的電壓.集成電路通常有一個(gè)被忽視的負(fù)作用缝呕，對(duì)于電壓變化，.的閾值將影響整個(gè)系統(tǒng)的容差斧散。圖2說明了這種情況诚咪。核心電壓的規(guī)格為1V+/-5％，如果CPU核心電壓低于0.95V啸席，就要求.必須發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)搭肠。然而，考慮到.的閾值精度币皂，電壓變化的整個(gè)容差降低了眯华。在這個(gè)例子中，該.的閾值為0.95V＋2％/-3％(0.97V至0.93V)筋擒。采用這種監(jiān)控集成電路時(shí)拇掺，該閾值應(yīng)設(shè)置成0.97V ，這就限制了DC/DC轉(zhuǎn)換器的容差破卜。

         圖1中的復(fù)位發(fā)生器塊是另一種較常見的分立集成電路樱猬，當(dāng)所有電壓穩(wěn)定后阳懂，它向CPU發(fā)出釋放復(fù)位輸入信號(hào)解瀑。在所有電源穩(wěn)定之后衡喧，CPU繼續(xù)保持復(fù)位模式一段時(shí)間是常見的情況。例如嗡身，Power Good信號(hào)有效后倔撞，移動(dòng)式英特爾Atom處理器期待“脈沖延伸”兩個(gè)毫秒的復(fù)位脈沖。只有到那個(gè)時(shí)刻慕趴，CPU才開始執(zhí)行程序痪蝇。

        圖1中的最后一個(gè)分立集成電路塊是看門狗定時(shí)器。如果主程序沒有對(duì)監(jiān)視器進(jìn)行定期服務(wù)冕房，這個(gè)定時(shí)器件觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位躏啰。其目的是將系統(tǒng)從暫停狀態(tài)恢復(fù)為正常運(yùn)行。

提升電源管理的靈活性并降低成本

　　由于板級(jí)寄生作用和電源的開關(guān)斑粱，電壓波動(dòng)是正常的電源特性，削減成本的措施之一是使用不太精確管员、成本更低的電壓.件褂省。然而，變化超過1％的廉價(jià).閾值會(huì)降低系統(tǒng)的電源紋波容差溅逃，并導(dǎo)致復(fù)位條件比實(shí)際需要的多葵稚。在一些設(shè)計(jì)中，另一個(gè)降低成本的措施是不監(jiān)測所有的電壓幅度额晶，期望在正常工作期間演湘，DC/DC轉(zhuǎn)換器沒有故障绿窿。這雖然降低了成本豌挫，可靠性卻沒有保障。

　　電路板的變化迫使設(shè)計(jì)人員重新設(shè)計(jì)電源管理電路纹轩，每次設(shè)計(jì)都要使用各種元器件泄艘。使用功能固定的分立集成電路的重新設(shè)計(jì)常常意味著要備有更多合格的元件，這將帶來很大的庫存量缅科。

    　許多電源管理電路設(shè)計(jì)存在著固有的缺點(diǎn)宗商，因而設(shè)計(jì)者萌生了將復(fù)雜可編程器件與高精度模擬電路集成在同一器件上的想法『孽耍可編程器件為狀態(tài)機(jī)或布爾邏輯描述的各種邏輯時(shí)序提供了靈活性裕照。精確可編程斷點(diǎn)的改進(jìn)型閾值.使同一芯片可用于更廣泛的電源監(jiān)控應(yīng)用〉魉總之晋南，可編程的電源管理集成電路使具有普遍性的電源管理解決方案實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化 .

可編程電源管理集成電路實(shí)例

　　萊迪思半導(dǎo)體的Power Manager II是高集成度的產(chǎn)品，提升了許多板級(jí)監(jiān)控集成電路的精確性羔砾。這些電源管理器件將精密故障監(jiān)測電路负间、 CPLD和ADC/DAC電路集成在同一器件中。例如姜凄， Power Manager II中的一個(gè)產(chǎn)品可監(jiān)控多達(dá)六個(gè)電源政溃，并提供七個(gè)數(shù)字輸出，其中兩個(gè)輸出可配置成高電壓MOSFET驅(qū)動(dòng)器态秧，另外五個(gè)輸出可配置成輸入董虱。它還有兩個(gè)通用數(shù)字輸入端，可用于其他控制功能(圖3)申鱼。通過使用具有四個(gè)可編程定時(shí)器的可編程邏輯器件塊愤诱，該器件可以產(chǎn)生CPU復(fù)位信號(hào)，包括脈沖延伸和電源故障中斷信號(hào)润讥。

        這種電源管理集成電路取代了如前所述的三個(gè)電壓.碎师、復(fù)位發(fā)生器和看門狗定時(shí)器電源管理集成電路仅莲，且成本較低。在某些情況下批贴，甚至取代兩個(gè)分立集成電路就可能會(huì)得到一個(gè)更經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)辉茴。電源管理集成電路的高集成度特性不但有助于節(jié)省時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，還可用于多種設(shè)計(jì)用噪。

        Power Manager II POWR607器件的6個(gè)電壓.(VMON)都是獨(dú)立可編程的女骗。斷點(diǎn)比較器提供192可編程點(diǎn)，整個(gè)范圍為0.667V到5.811V誓籽。當(dāng)電源關(guān)閉之后镣逃，每個(gè)都提供一個(gè)75mV零檢測選擇，以確定電源輸出是否已經(jīng)衰退到無效的情況洪业。如果被監(jiān)測的電壓大于斷點(diǎn)設(shè)置撼遵，每個(gè)比較器輸出一個(gè)邏輯高電平至可編程器件塊。比較器提供設(shè)定點(diǎn)的滯回約1％峭桅，以減少由電路板引入的輸入噪聲造成的誤觸發(fā)甜杰，以及由于開關(guān)電源而引起的正常電源紋波。過電壓和欠電壓電壓斷路點(diǎn)是可編程的吵护，反映了被管理的DSP/FPGA/微機(jī)的容差盒音。每一個(gè)電壓.提供一個(gè)數(shù)字濾波器，可以延時(shí)比較器的輸出馅而，以避免假的觸發(fā)條件祥诽。針對(duì)CPU的看門狗定時(shí)器功能，該器件提供一個(gè)內(nèi)置的振蕩器和可編程定時(shí)器電路瓮恭，設(shè)定時(shí)序間隔范圍為32微秒到2秒雄坪。

　　實(shí)際應(yīng)用證實(shí)了Power Manager II器件對(duì)從事數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師和模擬電源設(shè)計(jì)者都頗具吸引力。該器件提供一個(gè)簡單的軟件可編程接口偎血，通過一個(gè)示意框圖允許設(shè)計(jì)者用對(duì)話框配置模擬塊诸衔，通過一個(gè)方程構(gòu)造器就能夠容易地構(gòu)建復(fù)位時(shí)序。該器件提供了在系統(tǒng)可編程(ISP)的JTAG接口颇玷，并可訪問標(biāo)準(zhǔn)的JEDEC的文件格式笨农。當(dāng)器件已安裝在電路板上時(shí)，可通過ISP接口對(duì)電路的功能進(jìn)行修改或升級(jí)帖渠。通過JTAG鏈谒亦，它比傳統(tǒng)的分立集成電路有更好的可見度。

   　可重復(fù)編程電源管理器的概念有助于加速修改已有的電路板旬效，減輕修改設(shè)計(jì)的負(fù)擔(dān)炬费。通過集成大多數(shù)電源管理應(yīng)用中采用的分立集成電路，可編程電源管理芯片不但提供更好的靈活性，還降低了元器件材料成本艾蜓。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)将窗，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)零反，也不構(gòu)成任何其他建議泻畏。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳迫讨，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)委丈，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻凤阱、圖片什偷、文字如涉及作品版權(quán)問題芹枷，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容杖狼，以保證您的權(quán)益炼蛤！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。