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利用标准化的可编程电源管理方案优化PCB设计

发布时间:2017-01-24 07:41:28  来源:大电流电感厂家   查看:

采用多个单功能IC器件实现的传统电源管理方案已成1980年代的陈年旧事,那时,数字设计师利用TTL门来实现逻辑功能。随着PCB复杂性的增加,设计师不得不在是选用固定功能的ASIC还是增加所用的TTL门的数量这两个方案间选择。不奇怪,系统设计所用的TTL器件数在急剧增加。

可编程逻辑器件(PLD)的出现使设计师可在给定的PCB单位面积内实现更多功能且还缩短了产品上市时间。因降低了系统所用的器件数,所以还降低了总体系统成本。因可在多个设计中使用同一个PLD,所以减少了系统所用器件数。公司能在不牺牲每块PCB所需功能的前提下,对少量PLD器件进行标准化处理。

管理少量的PLD比管理很多TTL门要容易地多。相同的PLD可被用于多个PCB设计,从而减少甚至不再需要第二家供货渠道。设计师可在设计投板前,用软件仿真设计,从而增加了一次成功的机会。目前,利用单功能电源管理IC就像过去采用TTL门一样老套。设计当今复杂的PCB需要“电源管理PLD”。的确,采用这种器件现应是PCB设计的一种要约。

可编程电源管理方案

图2显示了一个采用单一可编程电源管理器件的典型PCB电源管理实现。可编程电源管理器件需要可编程模拟和数字部分以简化多个传统单功能电源管理器件的整合。设计师可配置可编程模拟部分以监测一组电压组合而不必求助采共模电感器用一个专门配置、厂家编程的单功能器件。共模电感器

图2:一个可编程电源管理器件可取代多个单功能IC。
图2:一个可编程电源管理器件可取代多个单功能IC。

需要用电源管理器件的可编程数字部分来定义针对PCB的逻大功率电感贴片电感器辑,该逻辑结合可编程电源监测功能来实现诸如复位生成、电源故障中断生成以及各个电源的排序。一个基于软件的可编程设计方法论使电源管理器件能提供多种针对具体PCB的电源管理功能。

利用可编程电源管理器件

莱迪思半导体(Lattice Semiconductor)的Power Manager II器件是可编程电源管理器件的一个例子。Power Manager II整合了若干数字和模拟单元以支持多个单功能电源管理器件的整合。图3是Power Manager II器件的框图。图3中所示的器件是Power1014A,它是Power Manager II系列中的一款产品。Power1014A可监测10种电源电压、带有14个输出,可实现全部电源管理功能。Power1014A利用20个片上可编程精准门限比较器实现多达10组电压的过/欠压监测,典型监测精度是0.3%。数字监测输入可用于连接诸如手动复位、电源和关断等数字信号。

图3:莱迪思半导体的Power Manager II系列器件架构。
图3:莱迪思半导体的Power Manager II系列器件架构。

Power1014A有4个定时器,每个的编程范围都是从32μs到2s,其间有122个步进。这些定时器可用于控制排序延时、复位脉冲展延以及看门狗定时器。12路漏极开路输出可由片上的24宏单元CPLD驱动来使能DC-DC转换器以实现排序、为CPU生成复位信号及驱动用于实现热插拔功能的P沟道MOSFET。Power1014A还有两个高压(到12V)MOSFET驱动器通过N沟道使能电源、或实现软启动功能以及在负电压电源上实现热插拔功能。任何微处理器,借助片上工字电感的10位A/D转换器、通过I2C总线可测量任一组电源电压。该I2C总线还可用于监测电源比较器、输入和输出状态。

可编程能力使电源管理标准化

通过简单地再配置可编程器件,设计师可借助一个可编程电源管理器件实现全部特定PCB电源管理功能。相同的可编程器件可被用于多个PCB而不是采用多个单功能IC。因此,设计师可在整个设计内对单一可编程电源管理器件实施标准化。将电源管理功能整合进单一可编程电源管理器件并在多个PCB上利用同一器件,电感器型号具有如下好处:

1. 缩小PCB体积、增加可靠性

将多个单功能IC集成进一个器件的主要好处是减小了PCB面积。减少的器件数及相应的互连走线缩小了PCB面积并降低了成本。从统计学角度看,减少了的器件数还增加了PCB的可靠性。

2. 满足复杂电源管理需求的能力

当今PCB上所用的电源数在增加。另外,监测和控制功能的复杂性也在增加。因可编程电源管理器件整合了更多的电源监测输入(与单功能IC比)以及可编程数字逻辑部分,所以这些器件更适合实现复杂的电源管理功能。另外,可编程性提供能快速调适以满足改变的规范要求的灵活性。 平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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