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智能化数字功率管理(IDPM)轻松实现功率管理

—— IDPM成为新的电源系统设计的理想选择
作者:时间:2010-11-21来源:电子产品世界收藏

  Actel(爱特)的IDPM解决方案在单芯片内整合了32位ARM Cortex-M1微处理器、闪存、SRAM、模拟功能、振荡器、多项外设,以及大量的用户逻辑空间。该平台为模块化可扩展架构,包含一个很容易扩展的基本解决方案,能够控制多达32个数字负载点(digital point-of-load, DPOL)电源。Actel的FPGA工具套件可使软硬件的修改变得十分简单,从而加快集成速度,缩短上市时间。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/114739.htm

  可复用的集成式解决方案

  解决方案必须功能强大、结构紧凑,并易于复用。Actel的IDPM设计解决方案以单芯片的形式提供功能齐全的器,很容易通过修改来支持各种不同的板上功率要求。由于该设计执行数字负载点电源,并使用Fusion FPGA的嵌入式闪存,故只需极小的工程工作量就可以被复用。新的设计只需在基本器设计中增加所需的DPOL,并在Fusion FPGA内部的快闪资源中创建并存储设计专用的功率参数即可。

  图1所示为一个典型的IDPM系统。该系统包含了一个带有多达32个DPOL,并连接标准SMBus的Actel Fusion FPGA。

  这种FPGA的一个实例是带有一组支持外设(与ARM本地总线连接)的基于ARM Cortex-M1的微处理器。FPGA 中的1MB闪存可用于ARM程序代码和设计专用功率参数的非易失性存储。设计专用参数是板上功率设计的独有特性,其中包含DPOL器件数目、DPOL SMBus地址、DPOL配置数据、序列信息及其它设计专用数据。执行命令后,ARM处理器便会启动、读取设计专用参数,并通过SMBus对POL器件进行排序。只要板卡上电,IDPM就会监控所有的电源轨,报告/记录任何异常情况,执行绿色政策,并响应功率系统控制和系统微处理器的状态查询。

  在这种架构中,子卡支持十分简单。可以通过把SMBus路由到子卡,使子卡成为基卡设计的扩展卡。另外,可通过将基卡功率管理器的简化版以实例化方式加载到小尺寸Fusion器件中,以实现独立式的子卡架构。这个管理器包含了一个简单的状态机,可以根据存储在闪存中的设计专用参数对子卡DPOL进行排序。一旦排序完成,基卡管理器就能够监控子卡功率。由于不是所有的功率管理解决方案都是完全数字化的,Actel Fusion FPGA 包含了一个专用的模拟模块,用以控制任何模拟类型的负载点或低压降调节器(drop-out regulators, LDO)。

  Fusion模拟模块完全支持模拟电源的裕量设置和调整功能(Margining and trimming),而Actel现已提供执行这些功能的IP。

  Fusion FPGA具有所有单芯片解决方案所需的各种附加器件,包括用于程序执行的内部SRAM、带PLL-based时钟管理的内置振荡器、为定制功能预留的大量FPGA空间,以及为FPGA内核供电的内部1.5 V 调节控制器。

  Actel Fusion的快闪技术具有即时启动能力,可为这种解决方案提供稳健性和可靠性。不同于需要上电配置的基于SRAM解决方案,Fusion上电即行,因此可确保可靠的上电周期行为。基于快闪解决方案的另一大主要优点是该技术对单事件翻转(single-event upset, SEU) 具备固有耐受能力。在地面应用中,Actel Fusion 器件对SEU不敏感,从而拥有超高的可靠性。许多 IDPM 设计特性都有助于提高可靠性,比如:足够的片上闪存,可存储多个代码和数据图像,实现备份图像支持;可用的错误校正码(Error Correction Code, ECC) 保护的SRAM IP;以及带有智能重启功能的稳健微处理器看门狗定时器。所有这些特性结合在一起,可为功率管理解决方案奠定坚固的基石。

  优势

  IDPM子系统带来的好处涉及产品寿命周期的每个部分,包括:简化设计工程、原型调试和认证测试,降低制造成本,减少RMA故障分析,以及实现大量定制特性。


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