輕松應對電源監控的挑戰

2019-11-03 09:59:10

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Jock Tomlinson　萊迪思半導體公司應用工程副總裁

　　在過去，電源監控是一件相對簡單的事情，在印刷電路板（PCB）邏輯設計者的深思熟慮過程中很少考慮這個問題。然而就在不久前，大部分設計者不得不處理一個單5伏電源或一個3.3伏次級電源的響應曲線。它們需要依次上電，并且在大部分情況下并非針對電路板上的所有邏輯器件。因此，承擔電源處理職責的電路板設計者布置了DC/DC變換器。對于設計者來說，唯一真正的挑戰是監視PCB的電壓響應曲線，通過一個比較器的設置來決定在何時該電壓到達它的預置電平，并且向微處理器或PCB板上其它元件發出一個復位信號。

　　隨著在一塊典型的PCB板上向特定電路板供電的電源數目的爆炸性的增長，該情形在過去幾年中變得十分復雜。電壓數目的增加是邏輯器件采用當今最新處理技術的直接結果。微處理器、DSP、FPGA和ASIC的用戶在低成本、低功耗及小封裝尺寸方面從這些技術中嘗到了甜頭。然而對于許多這樣的處理技術和最終產品而言，單個器件需要多個電源電壓。在當今的設計環境中，擁有一個1.5伏內部電壓及1.8伏、2.5伏、3.3伏I/O電壓的微處理器或邏輯器件是非常普遍的事。由于許多器件均要求供電電壓在上電或關閉時遵從一定的時序，因此供電電壓的切換使問題進一步復雜化。

　　隨著電源數目以及控制、管理多個電源的額外復雜性的增加，許多設計者仍采用過去的設計方法來解決這個問題。他們仍在繼續使用設計單電源時所采用的、基于比較器的方法，然后再增加一個邏輯器件來控制多個復位、定時器或其它"客戶"所提出的要求。這種方法進一步使設計復雜化，增加了元器件的數目，耗費了電路板的資源。

　　圖一所示的是針對電壓監控和解決時序問題的常用解決方案。然而這個解決方案需要多個器件以及電阻、電容，占用了較大的電路板面積，同時還要面臨可靠性的問題。

圖一現有方案 (4個元器件外加電阻、電容)

　　最新、最簡單的解決方案是使用單個器件。該器件集成了可編程模擬和數字單元，從而構成一個完全可編程的、非易失性的電源監控和時序管理器件，如圖2所示。這個器件是基于EECMOS的ispPAC PWR。ispPAC PWR通過具有192檔可編程設置的12個模擬輸入端，能對多達12路的電源電壓進行監控，這些電壓的工作范圍從直流1.2伏到5.25伏。ispPAC PWR還擁有一個用于數字信號控制的32輸入、16宏單元的CPLD時序控制器，4個可編程定時器和4個用于直接與電路板上功率場效應管接口的可編程模擬高電壓輸出端口。ispPAC PWR 在一個直流范圍為2.25伏到5.5伏的單電源下工作，通過一個JTAG端口實現在系統可編程以及反復編程。