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电源管理的课题
由于基板组件集成了越来越多的子系统，因此电源分配和管理系统的复杂性正在提高。由于这些系统越来越复杂，传统的固定功能、以硬件为中心的电源管理方案很快变得相当笨拙。
另一种方法是从上到下以需要驱动的方式PCB设计解决问题，以代替围绕一个或多个固定功能的集成电路来设计电路板的电源管理功能。设计者用独立的物理和逻辑功能来定义系统，并基于这些功能来推进PCB设计。
以这种方式进行设计需要更新设计理念，系统的控制逻辑和硬件转移到韧性体和软件，但具有减少所需零组件的数量、降低系统成本、适应不可预测的需求的更灵活的优点。
在本说明书中，介绍适用于CompactPCIcPCI板等级电源管理的系统引导方法的例子，包括热插拔功能。
基本CompactPCI电路板的电源管理
图1示出支持热插拔cPCI板电源管理系统的最高设计图。当该电路基板插入到背板中时，热插拔控制器必须完全执行以下操作。
1）测试cPCI汇流排电源为稳定状态，且/BRDSEL信号定位电路板。当满足这些条件时，控制器可以将电路板的电源系统连接到汇流排电源。对于电路板吸收大电流的电源电路，有时需要控制电源管理电压上升率，以防止在系统内瞬态破坏其他电路板的动作的可能性。
2）监视cPCI汇流排的控制信号，特别是/PCIRST。电源管理器本地复位信号/LOCALPCIRST有效，为了保证电路板上的系统正确初始化，在所有电路板电平的电压稳定之后，保持一定的时间。
3）监视电路板上的电源电压、电流和子系统在电路板上的状态信号，以确定所有子系统是否正常工作。在这种情况下，控制器能够使cPCI汇流排上的HEALTHY信号有效。在发生故障的情况下，控制器需要作出反应以将潜在的故障抑制到最小限度。
图1即使是简单的cPCI电源管理系统也有各种各样的要求，专业功能的控制晶片有可能不满足这些要求。例如，1.8V和1.2V的POL转换器的定时要求需要附加的控制电路。
相反，热插拔当控制器检测到电路板已从系统中拔出时，在电源连接器断开之前，需要确认电路板边缘的电源是否断开。如果不那样做的话，后板的电源会发生电弧和过渡，可能会干涉其他动作中的电路板。
在实际的热插拔控制系统中，即使是简单的系统，在不能恰当地处理过流检测的情况下，也有可能影响系统内的其他电路板等需要控制器的处理的其他重要的细节。
cPCI在对系统使用专用功能cPCI热插拔的控制器的情况下，通常提供上述基本定时及诊断功能，但不一定提供。如果电路板可以在受约束的专业功能热插拔控制器内操作，则这可能是最简单的解决方案。
CompactPCI的电路板电源管理不仅仅是热插拔控制
随着板级匹配性的提高，对电源管理的作用和复杂性的要求也提高了。多个构成部件有时需要遵从特殊的电源接通时机及电源接通时机。即使是用多个电压支持核心和I/O电路的单个晶片，也可能需要特别的定时。DC-DC转换器和负载点POL）通过使用稳压器，通常在本地电路基板上提供多个电源，需要个别的监视和控制功能。
设计用于无停止和通信应用的系统，并产生额外的电源管理问题。例如，如果电路板上的子系统中的一个元件被禁用，则可以仅关闭有故障的子系统就使得电路板上的其他子系统能够继续操作。
一种用于实现设计的方法是设计一种系统，该系统将电路集成在一个或多个“标淮”电源管理中，支持所需的单个功能并调整它们的操作。根据协调的复杂性，实现可能是简单的粘结逻辑或复杂的微控制器和支持韧性（图2）。
图2电源管理系统可以通过组合标淮的电源管理IC和最高控制功能来实现。虽然简单的设计是可能的，但是如果想要提供独立控制器的各种功能和接口的需求，该方法马上就变得无法控制。
这样的结局ad？hoc方案可能形成有用的设计，但是可能为未使用的功能和复制的功能以及大的包装带来不必要的费用。
另外，即使最终能与微控制器协调，该解决方案的硬导线的性质也会逐渐修正设计，帮助产品的转移变得困难。
系统指南的方法
从一代替一个或多个预先定义的控制器集成电路安装电源管理系统，更有效的方法是首先考虑需要这些基本功能来支持电源管理系统。这些功能被分成支持硬件测量和控制的资源，支持基于时序和组合处理的逻辑运算。表1表示需要安装电源管理的最一般的功能的一部分。物理功能逻辑功能*电压监控
*电流监控
*具有电流限制和#39。软启动#39;
的热插拔控制
*数字控制
*监视通信
*线性序列
*组合逻辑处理
*条件分支
*延迟时间
*多个同时处理
*特定条件的非计划#39；中断#39；
表1通用电源管理功能
分解电源管理系统的要求是上述功能能够更容易且简洁地定义设计。第一步骤是确定所需的键功能类型和功能，例如电压和电流监测点和数字I/O。接着，决定对各资源的具体要求。对于图1所示的cPCI电源系统，需要以下资源（表2）：资源数导向电源开关
4
（+12,-12,+5,+3.3）
+5V及+3.3V软启动热插拔控制电压监视器8
汇流排以及在电路基板上监视＋12V、+5V以及+3.3V
监视1.8V和1.2VPOL的稳压器输出
电流监视器2监视器+5V及+3.3V的电流数字I/O输入/4输出泄漏输出
表2cPCI电源管理用资源
在以下设计示例中，使用莱迪思半导体公司的ispPACpower Manager II系列、ispPACPOWER1220AT8。基于基于工业标淮的大集合单元的CPLD架构，该元件被优化用于电源管理应用，并且可编程电压监控输入或high？side MOSFET驱动器集成了输出功能等专业I/O。
图3是ispPAC？POWER1220AT8示出（U1）的示意图，cPCI？4的热插拔表示被配置为用作控制器的相关元件、二次电源监视以及时序控制器。
因为power Manager II是可编程的，所以在给特定的I/O引脚分配功能上有很大的灵活性。因此，为了清楚起见，在U1的脚上赋予对应的记述性标签，在该特定应用中对应于它们的编程功能。在其他应用中，元素的引脚可以通过使用莱迪思的PAC到Designer设计软件来赋予不同的功能和对应的名称。
图三莱迪思半导体公司的ispPAC-POWER1220AT8支援cPCI电源管理系统所需的主要功能。在电源开关的情况下，电流监控和高电压接口（+/ng63；12V功能需要外部的有源元件。
在该设计中，需要一些外部的有源元件来支持电源开关、高电压（+/|63；12V接口或电流测量功能。MOSFET M1-M4处理实际的负荷开关。在M1和M2的情况下，power Manager II的电荷泵MOSFET驱动器输出可以产生足以直接控制它们的电压，并且还可以通过MOSFET栅极电压的倾斜控制来提供软启动功能。M3和M4是+/荼63？12V用于切换电压，并且需要通过外部元件执行电平转换。
U1的电压监视器输入能够直接检测0~5.7（05V）的电压范围，能够直接监视多个电源电压。但是，在+12V电源供给的情况下，需要将电压降低到适当范围的外部电阻分压器。使用电阻分压器转换为3.3V的正电压，并进行腐蚀63？12V也可以检测电源电压。外部电流感测电阻（（RSENSE1，RSENSE2和电流检测放大器（U2，U3）可以监视3.3V和5V电源线的电流。
除了power Manager II的通用数字比特和类比I/O之外，配置部件还可以提供I2C数字比特接口，并且可以由独立的监视处理器执行控制和监控。该功能在cPCI板上实施高度的监视及诊断功能时有用。
cPCI板的管理
除了硬件之外，cPCI电源控制器也需要一些协调动作的逻辑处理。适当处理的定义是比支持硬件的定义更复杂的任务，特别是要求硬件和软件紧密合作来实现功能。例如，图3的电路可以在3.3V和5V线中限制浪涌电流，而不需要硬件电流调整器。当基板插入到底板中时，控制器（U1）在电源电压稳定之前处于待机状态，/BDSEL信号变为启动状态。
使用U1的软启动MOSFET驱动器，打开MOSFET M1和M2。M1以及不断监视流过M2的电流，若电流超过可编程阈值M1，则关闭M2。此后，电流开始急速下降，若低于阈值MOSFET则再次接通。该过程继续直到3.3V和5V电压达到正常工作电压和电流值。如果在硬件和逻辑功能之间分割浪涌电流限制功能，可以使硬件更简单、更便宜。
规格板等级电源管理
使用可编程部件作为电源系统控制器的优点之一是可以直接更改控制逻辑和I/O的分配，为产品开发提供了很大的好处。另外，这种柔软性也为企业提供了好处。使用ispPAC-POWER1220AT8等可编程电源管理晶片，设计者和设计部门可以构建一个或多个公共平台，仅通过轻微的修改就可以迅速应用于各种项目。
总结
在本文中，以具有辅助POL恒定电压器CompactPCI热插拔的控制器为例，介绍了面向系统的方法并设计了电源管理系统。为了在硬件和逻辑基元设计中定义设计，需要简化硬件设计，并在可编程逻辑中实现许多复杂设计。通过这种方法，设计可以降低成本，并且可以随时在特定的cPCI板上修改。
