高功用IC器材如FPGA一般都要求多条独立的直流电源轨来给器材内核、RAM、内部缓存、外部扩展I/O如I2C、SPI、LVDS以及其它端口供给电源。这些电源轨或许是不同规范的，可是距离也一般很小如1.2V、1.5V和1.7V，有时这些电源轨也具有相同的电压值，可是耐压才干或许物理布局方位或许不相同。例如WiFi网络节点选用的高集成度的专业运用IC就或许集成了多条电源轨，支撑不同的网路功用以及不同行业规范所要求的接口电压。在天线驱动器和功率放大器运用场景也具有双向供电特性。
电源轨的数量不只仅面向单一的IC器材，它面向的是整个完好的体系，电源轨的数量也在不断的添加，比方添加电动机驱动、驱动MOSFET/IGBT、其他一些专用通讯接口如以太网、RS-232/422接口。因而不管板卡尺度巨细，一个完好的体系或许需求更多的电源轨，完全能够选用一个独立的DC电源调理器来驱动(也能够成为电源转化器
)。
规划者的问题
规划者的问题是当咱们选用主电源的时分——不管是具体的实践开关仍是软件操控的开关——这些电源轨有必要依照之前精心规划的次第上电并到达终究安稳值(当封闭电源操作时也要依照拟定的断电次第);如图1所示，假如次第和相对时序不正确或许电压上升和下架的动摇频率显着会队电路形成不行拯救的损坏。
图1：多电源轨体系的上电次第一般是某些电源轨有必要在其他电源轨上电后或许到达安稳值后才干上电，封闭的次第也大致如此，如上图是Altera Enpirion ES1021QI的电源轨上电次第(来历：Altera公司)
虽然有时分不会形成不行拯救的损坏，可是过错的上电次第或许会导致操作反常也会形成一些咱们不能够承受的成果:比方咱们给驱动电动机的MOSFET上电了，可是电动机操控软件还没有初始化完结，操控MOSFET的操作还没有组织妥当会产生哪些影响。当然这些问题也不必定与正常的上电次第有联系，也或许是与体系电路板卡的热插拔规划有关。
为了处理这些问题咱们需求选用专业的电源办理IC(PMIC)来完结电源的上电次第和时序。功用全满的PMIC能够协助工程师完结以下作业：
• 树立多电源轨之间有序的上电/封闭次第，互不影响
• 假如需求的话能够操控电压动摇(上升/下降)的频率
• 任何一个电源轨出现问题不影响对其他电源轨的办理
实践上不同电源轨之间的时序是与电源轨的电压相关的而不是肯定的延迟时刻，不同电源轨接连上电的时刻距离是以毫秒为单位的。上电规矩有时很简略，比方“电源轨A上电完结再给电源轨B上电”，当然有时也很杂乱，比方“只有当电源轨A和B的电压都到达安稳值才给电源轨C上电”。(留意：“上电”的界说是依据不同运用要求来设置的，大部分是终究安稳电压的90%，可是某些严厉的运用场景要求到达终究电压1%以内)。
虽然在大部分运用中关于电压是严厉的，而不是时刻距离，可是一些运用将规划的替换时刻作为规范。这种状况是或许的，假如工程师知道某个具体的电源轨能够在合理的时刻内到达希望的电压值，那么比较电压值，时序也愈加简略准确的丈量。在这些具体的场景中，比方“电源轨B上电完结后马上给电源轨A上电”就能够具体规定为“电源轨A上电50毫秒后给电源轨B上电”。可是这种办法在实践运用是有必要十分当心，由于咱们不能验证电源轨A是否到达了希望的电压值，而不是说“在这段时刻它应该上电完结了”。
根据正极状况/反应来确认电源轨的次第
风趣的是在一些运用中时刻周期比较长，不能用毫秒来表明。在这些运用景象中，让另一个电源轨上电之前或许现已曩昔几秒钟或许更长的时刻。举个比方，比方加热器首要有必要到达要求温度才干进行其他操作，还比方体系处理器有必要进行校对操作才干向高压或许高功率子体系供电，可是假如咱们还没有对某个要害的传感器参数进行验证就输出高电压，或许会形成电子体系的损坏。
一些电源办理IC集成了DC/DC转化器(LDO和切换开关)，供给必要的上电时序，并且对某些方针运用场景如笔记本电脑(触及CPU、内存、显示器、I/O和其它规范功用)进行了优化。虽然这些优化很适宜方针运用场景，并且应该进行这样的设置，可是从本质上来看这会约束工程师对电源轨电压和其它运用类型挑选的灵敏性。
按必定次第给体系上电不是新出现的要求，例如真空管现已快被IC所筛选了，除非一些特性的运用比方X射线产生器或许无线电/电视播送发射器——这是普遍存在的要求：灯丝有必要通电并且到达终究的操作温度，金属板才会别“B+”电压所激起开释电子。关于五管AM收音机来讲这个延迟时刻或许是零，关于千瓦等级的播送发射器而言或许要继续许多分钟。这个使命有时是体系操作员经过翻开/封闭开关手动完结的，在其它一些场景，咱们能够选用专用的电磁机械继电器，它内部集成了定时器。当然不管是手动操作仍是根据继电器的处理计划关于选用FPGA的产品来讲都是可行的，这样的收音设备能够放在口袋或许公文包里边。
从底层规划开端
在供电次第的评论中，很简略就会触及到不同电源轨的办理战略上，电源轨的操控是底层最基本的问题，咱们要留意到有两个问题需求处理：定序器输出的操控信号以及每个DC调压器输入的呼应操控信号。
首要关于第一个要素，定序器的挑选有必要有完善的操控信号输出，当然假如需求还需求供给必定数量的扩展信号。这段输出端口都很简略，一般选用单个GPIO(通用I/O端口)。
关于第二个要素，DC调压器有必要有一个使能输入管脚，或许在调压器输入和电源轨之间添加电子开关(一般选用MOSFET)，用于操控这个开关。如图2所示，大多数状况下都会挑选选用DC调压器，这种计划的逻辑使能操控十分简略，假如或许的话电源办理IC能够直接运用适宜的电流/电压来驱动电源轨的MOSFET，而不必选用别的的MOSFET驱动器。
不同的处理计划，更广泛的灵敏性
定序一般被认为是电源办理IC的功用，可是这是存在歧义的。一些电源办理IC有定序功用而其他一些电源办理IC则添加了其他功用特性，例如过电流或许过电压维护。虽然这些提高看似很值得，可是这些功用有些堆叠，乃至直接与电源调压器的功用产生了抵触。其他电源办理IC没有定序功用，可是集成了监测和陈述电源轨状况功用。因而确认正确的定序处理计划不只要参阅电源办理IC处理计划也要参阅非电源办理IC处理计划。
图2：电源办理IC输出直接操控Vreg，或许驱动外部MOSFET，在VREG和电源轨之间充任切换开关，上图中在电源Vx和电源轨VxOUT之间设置了四个MOSFET，分别是1，2，3，4(来历：Altera数据手册)
最简略的景象便是次第上电，也便是说每个电源轨在前一个电源轨上电完结后开端翻开电源上电，这种计划是最简略不过的了。假如每个电源轨调压器都有“power good”(PG)信号输出，下一个调压器设置“enable”(EN)使能操控输入，PG管脚衔接到EN使能输入管脚，当第一个调压器输出PG信号就会主动让下一个调压器翻开上电，如图3所示电路衔接。
图3：在某些运用场景十分简略可是高效的上电计划便是次第上电，将前一个调压器的PG输出管脚与下一个调压器的EN使能输入衔接，上图是2个TI TPS62085逐渐下降调压器供给DC电源Vout1和Vout2(来历：TI数据手册)
这种办法是个恣意多个DC调压器的次第衔接，可是这种计划的作用也是有限的。虽然选用的是次第形式(PG管脚能够衔接到不止一个EN管脚)，可是灵敏性很差。并且这种办法也不能操控时序，比方某个电源需求等候必定的距离时刻才能够上电，也不能够处理封闭次第，何况这与上电次第平等重要。
为了战胜这些问题，带有定时器操控的复位IC能够用于上电次第，功用强壮且灵敏的555定时器IC(或许改进版)能够用于操控次第，能够在第一个电源轨到达安稳电压或许封闭后引进必定的时刻距离。这个时刻距离能够经过调整555定时器的某个硬件电阻来完结，因而这些问题能够经过规划和BOM来就处理，而不是固件。如图4所示，虽然这看似不是一个很好的处理办法，可是的确十分高效的一种，尤其是当定序问题是可见的就十分有用了，咱们需求条件硬件原型板卡就能够了。
图4：在一些规划中运用的另一种处理计划是选用555型定时器IC，经过调理电阻值来设置不同的延迟时刻
关于电源轨较多的体系则需求更大的灵敏性，美信(Maxim)公司规划的MAX16029电源办理IC可用于四通道电源轨，延迟时刻支撑用户自界说，主要是经过外置电容完结的，这样能够防止掉电易失和发动的问题，如图5所示。四个电源轨通道是相互独立的，每个通道的输出能够用于漏极开路装备，支撑输出的电源轨电压最高可达28V，适宜更高电压要求的DC调压器。其他电源办理IC还具有时序设置功用，是经过PMBus总线接口而不是调理外部电容值或许电阻值，因而能够一起操控四个以上的电源轨输出。
图5：美信(Maxim)公司推出的MAX16029电源办理IC运用外置%&&&&&%来调理四个独立的电源轨通路的延迟时刻，支撑最高DC输出电压28V。(来历：美信公司数据手册)
固件、软件供给更高档的处理计划
关于有许多电源轨的运用，定序要求也就更杂乱，需求全面的办理翻开/封闭操作。之前选用的计划一般不行高效并且需求许多额定的电路。现在有两种计划来处理这些应战，两者都能供给所需的功用，一种是选用用户可编程的微操控器，一种是选用全可编程的IC器材，专门运用这种定序器的规划。
举个比方，Microchip公司推出的PIC16F1XXX系列的电源办理IC能够处理四个、八个或许更多数量的电源轨;如图6所示。嵌入式固件是用户可编程的，能够按要求设置定序器特点，支撑 PG信号、上升/下降时刻，一起假如电压超出范围或许上电失利还供给了各种预警形式。PIC系列器材集成了10位ADC转化器，进行数字化处理取平均值，相当于4位转化。PIC16F1XXX系列的挑选集成的GPIO的数量包含数十个，不只能够用于使能电压调理器也能够用于驱动电源轨的MOSFET，简直能适用于各种运用场景。
图6：根据Microchip PIC16F1XXX系列的电源定序用具有更大的灵敏性，不同电源轨之间的上电次第和时刻距离设备都很便利，内部集成的ADC转化器则供给具体的功用指标(来历：Microchip数据手册)
TI公司推出的一款定序专用的器材UCD90120A集成了另一项全可编程特性;如图7所示。12个电源轨的上电次第和监测是经过PMBus总线/I2C接口，一起也包含26个可用的GPIO管脚用于其他电源相关功用，例如电源使能操控、复位和体系处理器的终端预警。结合用户可视化界面(GUI)工程师能够树立杂乱的电源轨上电/封闭组织和时序规矩，假如产生任何毛病还能供给具体的体系毛病剖析陈述;如图8所示。
图7：TI公司推出的UCD90120A器材专门用于电源轨的次第和监测，最多支撑12个电源轨，选用PMBus/I2C总线接口支撑用户自界说设置;其他的GPIO管脚可用于其他电源相关功用
图8：电源办理IC器材如UCD90120A结合GUI供给了强壮的功用，能够树立杂乱的多条电源轨的次第设置规矩，一起能够经过界面调查每个电源轨的状况以及它们之间的时序次第(来历：TI运用笔记)
总结
电源和电源轨或许并没有遭到处理器相同的注重，可是它们关于一个成功牢靠的规划来讲，它们的重要性在不断上升，确保更高的功用和更丰厚的功用，用于广泛的运用场景如手持智能手机、各种大型仪器如农场服务器和数据中心等。办理这么多的电源轨不是件简略的工作，可是咱们有许多电源和电源办理IC可用的挑选，满意不同项目运用的功用要求。这些处理计划包含简略的级联次第使能上电、杂乱的全可编程%&&&&&%操控，供给树立和修正许多要害参数的才干。
