利用可编程逻辑器件实现灵活的电源管理

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1、利用可编程逻辑器件实现灵活的电源管理电源管理一般是指涉及电路板供电方而的相关问题。该相关问题包含:选择各种DC-DC转换器为电路板供电电源供应排序/追踪电压监测上述全部在木文屮，电源管理被简单定义为：对电路板上的所有电源进行管理（包括DC-DC转换器及LDO等）。电源管理功能包含：管理电路板上DC-DC控制器一一例如热插拔、缓启动、排序、追踪、裕度和微调。产生所有电源供应和关状态和控制逻辑讯号一一例如重置讯号产生、电源错误指示（监测）和电床管理。图1展示了一个采用CPU或微处理器电路板的典型电源管理功能。图1：

2、电路板上的典型电源管理功能热插拔/缓启动控制功能町用來限制突波电流以减少供应电源的启动负载。対插入带电背板的电路板來说，这是个很重要的功能。电源供应排序和追踪功能可在达到电路板上所有组件对顺序的需求下，控制多个电源的开/关。所有供应电压都被错误（过压/欠压）监测，以向处理器就即将发牛的电源供应错误进行预警。该功能也被归类为监秤功能。当电源启动时，亜置产生功能提供处理器一个可靠的丿1动电压。有些处理器会要求亜置讯号在其内部所有电源供应都稳定后，仍能运作一段吋间，这也被称作重置脉冲展延。重置产生器的功能是当电源供应

3、发生错误情况时，使处理器保持在重置模式，以防止电路板上闪存无意中被破坏的情况。传统电源管理方案的限制传统电路板上的任何电源管理功能都是山个别单功能IC來执行的。不同的供应电压纽合有不同的IC型号可使川。因此，市面上就有来自不同厂商数以万计针对多重电源供应管理需求的单功能ICO例如，若要选择一款重置产生器IC型号,必须提供以下信息:该重置产生器IC需临测的供应电压供应电压组合(3.3、2.5s1.2或3.3、2.5、1.8等)错误侦测电压(3.3V-5%、3.3V-10%等)准确性(3%、2%、1.5%等)重置附

4、加电容的重置脉冲扩展功能手动重置输入为应付所有可能产生的变化，一家厂商可能就有儿百个重置产生器IC型号。若工程师在设计过程中（很可能）需要增加另一个电压进行监测，必须选择一个额外H-不同型号的IC。类似地，许多旳功能ic的型号也会随着些微功能的不同而有所差异，这些功能包括热插拔控制器、电源供应排序器和电压监测/检测器等。多重电路板系统中的任何电路板均需要不同组的单功能IC,材料成本也因而增力口o日益增加的电路板复杂性若单功能电源管理IC曾经是可管理的，那也已经是过去式了。大多数典型的电路板目前都使用若于多重电压

5、组件，每个组件都有电源排序需求。具有更小型晶体管的组件需要带有增强电流的较低电源供应电压。设计者常常被要求利用每个多重电压IC的负载点电源,因此，电路板上的电源供应数就增加了。随着电源供应路径的增加以及对多匝排序管理的需求，电源管理也变得更加复杂。随着电路板变得更复杂，传统的电源管理方案便显得难以招架。口前，利川传统单功能IC执行电源管理的设计师要不是得牺牲监测某些电源供应，不然就得为个别电源管理功能选择多个单功能组件。这两种方法都不让人满意。电路板空间增加却降低了可靠性单功能IC数的增加以及相关的互连不仅使电

6、路板面积加大，从统计学的角度來看，还降低了电路板的可靠性。举例來说，不断增加的组装错误可能会导致不可预知（必然是不好）的结果。第二货源及设计妥协方案若单功能组件是从不同供货商选购而来，即使发生缺少某一组件，都将增加生产延误风险，于是第二货源就此产主。然而，第二货源降低了设计工程师的零件对用性，迫使设计师不得不就电路板的错误覆盖范围做!11折衷。系统成本增加组装和测试费用与系统中所用的组件数成正比，而纽件单位成木与购买数量成反比。山于许多组件是为特定系统需求而提供，但川来建构系统的每一种类型组件数量却都很少，因此

7、，整体系统成本就随Z增加了。举例來说，假设一个系统有10块电路板，以每年制造1,000个系统的速度进行，若每块电路板的电源管理都釆用一种单功能IC,那么很可能需要10种不同的单功能IC来完成这个系统设计，这些单功能IC的年产量也许只有1,000颗，而1,000颗IC的单价当然高于10,000颗，所以，与采用同一种多功能单芯片电源管理方案相较一一即所有电路板都能使用相同的IC,单功能IC电源管理系统所需成本必然更高。川多个单功能IC组件來执行传统电源管理方案令人联想到1980年代时，数字设计师利用TTL闸极來执行

8、逻辑功能。随着电路板复杂性的增加，设计师被迫不是得用固定功能的ASIC,就是得增加电路板使川的TTL组件数口。但不意外的是，系统设计所使用的TTL组件数口因此急速增力口。可编成逻辑组件（PLD）的出现使设汁师可在电路板特定的氓位而积内执行更多功能，也同时缩短了产品上市时间。系统中的零件数目减少了，也降低了整体系统成本。相同的PLD组件对用在多种设计里，也减少了系统使川组件的数日。公司能