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根据混合信号可编程体系芯片的智能功率控制体系的规划

基于混合信号可编程系统芯片的智能功率控制系统的设计-智能功率控制涉及如下基本要求:提供系统所需的所有电压;控制每个器件的上电顺序,维持系统的完整性,防止诸如闭锁、电涌或I/O竞争之类的问题;在不需要某些器件时关闭该器件,而在需要时顺畅地开启;在待机状态下维持最低限度的功能运行,以节省功耗,并按照一定的时间间隔或在需要时唤醒系统。

构建和保护适宜的功率环境对体系的正确运转十分要害。对功率的操控和办理越来越受到重视,无论是简略的手持式便携设备,仍是多服务器机架体系,都期望可以节约能耗、降低本钱。

选用现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)和专用集成电路ASIC)的规划或许需求4~5个乃至更多的电源,需求依照预先设定的次序和电压攀升率完结上电,然后避免比如闩、电涌或I/O竞赛等问题。此外,许多运用都要求上电次序和电压攀升率可调理,以习惯不同的运用。

运用立异的混合信号可编程体系芯片(PSC)与 32位ARM Cortex-M1处理器相结合的优势,可以开宣布可修正的智能功率操控解决计划,大幅削减部件数目、板卡尺度和体系本钱,一起进步可靠性、灵敏性和体系可用性。集成在混合信号PSC中的Cortex-M1处理器除了可以监控总线电压、电机电流和速度外,还能完结确诊使命。

智能功率操控

智能功率操控触及如下基本要求:供应体系所需的一切电压;操控每个器材的上电次序,保持体系的完整性,避免比如闭锁、电涌或I/O竞赛之类的问题;在不需求某些器材时封闭该器材,而在需求时顺利地敞开;在待机状态下保持最低极限的功用运转,以节约功耗,并依照必定的时刻距离或在需求时唤醒体系。

在专用规范产品 (ASSP) 中完结这些功用需求规范的功率供应计划。选用可编程解决计划则能习惯多体系要求。可编程解决计划还答应日后对体系晋级和细调。现在市场上的许多可编程功率模块都需求与某种方法的处理器共用,获取各电源开关操控的指令。

面向智能功率操控的混合信号PSC

因为多电源、多I/O组件的运用、 I/O规范不断改变,以及调理上电次序和电压攀升率的需求,板级电源办理变得越来越杂乱,因而,规划人员需求灵敏且能上电即用的功率办理器材。如图1所示,混合信号PSC具有嵌入式闪存、FPGA架构、四线模仿I/O结构和模数转换器ADC),可为智能功率操控供应智能化及简捷灵敏的解决计划。

依据混合信号可编程体系芯片的智能功率操控体系的规划

可编程混合信号PSC,如Actel Fusion,能完结上电次序、实时电压监督、剖析和操控。这些功用都集成在单芯片中,削减了部件数目,然后大大降低了资料本钱、板卡尺度和拼装本钱。该计划仅运用一个器材,所以功耗更低,并且能依据采样电压进行装备,可监督多达30路模仿信号并操控多达10个栅极驱动电路,而这些电路的驱动强度可编程,可以操控多电源体系的上电次序和电压攀升率。混合信号PSC还能经过监督器定时器或外部触发器完结体系唤醒操作,可封闭除某一器材外的整个体系。某些混合信号PSC还具有办理智能电池充电的才能,这是进步体系功率操控的另一种智能方法。

MicroTCA的智能功率操控实例

因为这些解决计划能使体系办理和智能功率办理运用的集成度进步至史无前例的水平,因而,单芯片PSC可以削减典型MicroTCA电源模块的资料清单本钱,在某些情况下可以削减超越50%。与速度慢及依据软件的微操控器解决计划不同,混合信号PSC用FPGA逻辑门完结了内部电压监控和切换功用,如图2所示,因而能到达MicroTCA规范规则的100μs开关速度目标。

如图3所示,在高档夹层卡(AMC)示例中,选用单芯片完结体系办理和智能功率操控的高档夹层卡部件数削减,其优点是比选用微操控器和许多分立元件完结的典型高档夹层卡功用更高、功用更丰厚。客户可以运用混合信号PSC来集成有效载荷和办理功用,以完结更高的部件集成度并降低本钱。此外,一些混合信号PSC器材还具有电信服务供货商一般都需求的体系内改变和晋级功用。

此外,如Cortex-M1等IP核可以支撑MicroTCA处理,经过IPMI接口完结基板和网络办理及卫星操控,这些IP核也可用于机架办理及载板办理IPM-C 接口。

总结

智能功率操控的规划可发挥立异的混合信号PSC和集成于其间的业界规范处理器的优势。无论是简略的手持式便携设备,仍是多服务器机架体系,在尺度相同的情况下,将混合信号PSC和Cortex-M1软核处理器集成,便可以完结更多功用

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