实现了兼容性 为简化智能电源系统设计,我们必须首先提供大量兼容的电源产品,而且这些产品需要具有实施复杂电源管理功能所需的灵活性和智能,同时可减轻结合不同电源元件的负担。这种开放式标准指令集有助于电源元件制造商(IC及模块)提供兼容的产品。这些产品可轻松进行集成,以创建先前需要大量设计和定制软硬件的定制智能电源架构。此外,它还提供了标准命令,以支持多个电源管理功能,其中包括电压排序、边限、电压、电流及温度监控,以及广泛的故障管理。此外,每个命令必须由任何相一致的器件(无论制造商、外形或功率级如何)以同样方式加以解释,从而可轻松扩展简单的系统软件工作,以便包含所需数目的电源域。
系统设计示例 表1说明了嵌入式电信设计的典型系统电源要求,以及与各种电源域相关的任何管理要求。电压与负载电流范围广,在整个工作电压范围内测试功能需要电压边限,每个器件的电压必须能够动态加以控制,以便在各种工作条件下优化性能。此外,还必须监控每个负载器件的电压、电流及温度,以便提供有关这些高性能、高价格IC正常情况的准确反馈,并确保系统在指定的温度范围内运行。混合使用多种高密度逻辑IC还需要电压排序与跟踪的独特组合。为实现系统兼容性并将通过背板的输入电流降至最小,我们选择了12V的输入总线电压。这种设计一般涉及多个电源转换IC、多个外部电源管理IC及分立元件,以实施排序、跟踪、边限及监控功能。但通过使用可与兼容的产品,利用最少的独特电源转换IC及最少的器件间连接(如图1所示)即可轻松构建该系统。 对于更高的电流供应,我们选择了单相DC/DC控制器,因为该控制器能够灵活地处理高达30A的负载电流,而且通过与多个器件并联,它还能够传输更高的负载电流。对于低电流(低于3A)供应,我们选择了具有整合MOSFET的DC/DC转换器,因为其外形较小。每个器件中均整合了所有必需的电源管理功能,因此可非常轻松地根据每个设备的单独要求对它们进行配置,同时可将分立元件数减至最少,以及最大程度地减小与一般用于配置模拟电源IC的R/C网络相关的容差。此外,每个IC均整合了高度精确的温度传感器,从而使为特定负载IC供电的IC能够实时监控其温度。
适应系统要求的变化 当为高性能数字IC供电时,例如初始化硬件后电压与排序要求经常会发生变化。例如,在最初测试后,确定只有在第一次对逻辑电源加电或在FPGA内核供电前对I/O电源加电(与最初设计假设相反)时系统性能才能符合设计目标。使用传统电源管理IC实施这种更改将需要进行硬件及系统软件更改,从而会失去关键的市场机会。但使用支持的电源管理IC,这些更改可通过几个简单的命令重新配置排序来加以实施。系统修改仅限于非常简单的软件更改,无硬件更改,从而可使设计人员保持相同的项目期限。图3显示了已快速进行了重新配置的新排序。