面向系統(tǒng)的板級(jí)電源管理方法：CompactPCI電路板的電源管理案例研究

電源管理的挑戰(zhàn)

　　由于電路板組件集成了越來(lái)越多的子系統(tǒng)，他們的電源分配和管理系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷上升。由于這些系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的固定功能的以硬件為中心的電源管理方案很快變得相當(dāng)笨拙。另一種方法是用自上而下的，需求驅(qū)動(dòng)的辦法來(lái)解決設(shè)計(jì)問(wèn)題。取代試圖圍繞一個(gè)或多個(gè)固定功能的集成電路來(lái)設(shè)計(jì)電路板的電源管理功能，設(shè)計(jì)人員用獨(dú)立的物理和邏輯功能來(lái)定義系統(tǒng)，根據(jù)這些功能來(lái)推動(dòng)設(shè)計(jì)。用這樣的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)需要更新設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)的控制邏輯從硬件轉(zhuǎn)移到固件或軟件。而且，這些優(yōu)點(diǎn)是減少了所需元器件的數(shù)量、降低了系統(tǒng)的成本，在適應(yīng)無(wú)法預(yù)料的需求方面具有更大的靈活性。

　　本文介紹了這個(gè)面向系統(tǒng)的方法的實(shí)例，將其應(yīng)用到CompactPCI（cPCI）板級(jí)電源管理，其中包括熱插拔功能。

　　基本的CompactPCI電路板的電源管理

　　圖1展示了一個(gè)支持熱插拔的cPCI板的電源管理系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)圖。當(dāng)這塊電路板插到背板時(shí)，熱插拔控制器必須完善地執(zhí)行以下的操作：

　　1）測(cè)試cPCI總線電源處于穩(wěn)定狀態(tài)，且用/BRD_SEL信號(hào)使電路板就位。這些條件得到滿足時(shí)，控制器可以連接電路板的電源系統(tǒng)到總線電源。對(duì)于電路板吸取大電流的電源線路，電源管理可能還需要控制電壓上升率，以防止在系統(tǒng)中可能瞬態(tài)破壞其他電路板的運(yùn)作。

　　2）監(jiān)控cPCI總線的控制信號(hào)，尤其是/PCI_RST。電源管理器必須使本地復(fù)位信號(hào)/LOCAL_PCI_RST有效，在所有電路板級(jí)電壓穩(wěn)定之后，保持一定的時(shí)間，以確保電路板上的系統(tǒng)正確初始化。

　　3）監(jiān)控板上的電源電壓，電流和電路板上子系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)，以確定一切是否正常工作。如果是這樣的情況，那么控制器可以使cPCI總線上的HEALTHY信號(hào)有效。在出現(xiàn)故障情況下，該控制器需要以盡量減少潛在損害的方式作出反應(yīng)。

　　圖1即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的cPCI電源管理系統(tǒng)也有各種需求，專門功能的控制芯片可能不滿足這些要求。例如，1.8V和1.2V的POL轉(zhuǎn)換器的時(shí)序要求將需要額外的控制電路。