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TI工程師解析便攜媒體播放器的電源管理分組技術(shù)

作者： 時(shí)間：2011-09-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言
電源監(jiān)控是鐵路信號(hào)的重要的監(jiān)控系統(tǒng)。在此之前信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)基本上是采用單片機(jī)作為信號(hào)采集系統(tǒng)的核心。單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技術(shù)局限，另一方面由于其中的電源模塊部分的監(jiān)控相對(duì)獨(dú)立，對(duì)電源系統(tǒng)帶來(lái)了諸多不便，比如維護(hù)困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷?xiàng)目配套開(kāi)發(fā)了基于臺(tái)達(dá)PLC作為信號(hào)采集核心、臺(tái)達(dá)HMI觸摸屏作為操作和監(jiān)視界面的電源監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)整合的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)。
2硬軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1硬件體系設(shè)計(jì)

圖1硬件體系設(shè)計(jì)
鐵路信號(hào)電源監(jiān)控硬件體系設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖1。系統(tǒng)規(guī)模：44個(gè)數(shù)字量輸入；1個(gè)數(shù)字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統(tǒng)配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個(gè)DVP04AD-H＋3個(gè)DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時(shí)采集電路卡1塊。
觸摸屏主要是用來(lái)顯示采集數(shù)據(jù)、報(bào)警、報(bào)警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢(shì)圖顯示等。PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計(jì)算，由于考慮系統(tǒng)對(duì)模擬量采集的速度要求不是很高，為了節(jié)省成本，系統(tǒng)中使用了1個(gè)DVP04AD-H對(duì)39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們與廠家共同實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對(duì)39路模擬量分了十組、每組4路，通過(guò)輸出不同的組別進(jìn)行采集。電源通訊卡主要負(fù)責(zé)把6塊電源模塊的數(shù)據(jù)匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們公司的電源研發(fā)部門(mén)做了大量的工作，最終使PLC與電源模塊的通訊卡實(shí)現(xiàn)了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：44個(gè)數(shù)字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數(shù)據(jù)采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報(bào)警；顯示報(bào)警畫(huà)面、報(bào)警信息、當(dāng)前報(bào)警、報(bào)警頻次；報(bào)警上下限設(shè)定；數(shù)據(jù)微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；歷史趨勢(shì)圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權(quán)限設(shè)定；以上有必要說(shuō)明的是數(shù)據(jù)微調(diào)功能，由于現(xiàn)場(chǎng)的一次測(cè)量元件測(cè)量會(huì)有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內(nèi)是不變的，所以在程序當(dāng)中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數(shù)值是消除誤差之后的值；
（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為HMI人機(jī)對(duì)話界面部分和PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分。HMI部分主要構(gòu)架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機(jī)對(duì)話界面
PLC監(jiān)控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；故障和報(bào)警；數(shù)字量采集顯示，故障判斷；
3工程調(diào)試
調(diào)試分時(shí)采集功能時(shí)需要注意分時(shí)采集的時(shí)間，過(guò)大會(huì)影響整體數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì)造成采集數(shù)據(jù)混亂，另外需要在兩次采集數(shù)據(jù)之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數(shù)據(jù)的重疊。對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值。微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；注意微調(diào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值情況，所以要考慮負(fù)值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時(shí)的通訊協(xié)議一定要在通訊卡中設(shè)置好，包括站號(hào)設(shè)定，另外注意地址對(duì)應(yīng)。故障和報(bào)警；因?yàn)閳?bào)警點(diǎn)共有79個(gè)，很繁瑣，需要思路清晰。
4結(jié)束語(yǔ)
基于中達(dá)電通公司提供的解決方案的典型案例整合了兩種不同種類的產(chǎn)品，體現(xiàn)出單一技術(shù)平臺(tái)在集成工程中的一體化特點(diǎn)。bsp;PLC監(jiān)控系統(tǒng)
1引言
電源監(jiān)控是鐵路信號(hào)的重要的監(jiān)控系統(tǒng)。在此之前信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)基本上是采用單片機(jī)作為信號(hào)采集系統(tǒng)的核心。單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技術(shù)局限，另一方面由于其中的電源模塊部分的監(jiān)控相對(duì)獨(dú)立，對(duì)電源系統(tǒng)帶來(lái)了諸多不便，比如維護(hù)困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷?xiàng)目配套開(kāi)發(fā)了基于臺(tái)達(dá)PLC作為信號(hào)采集核心、臺(tái)達(dá)HMI觸摸屏作為操作和監(jiān)視界面的電源監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)整合的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)。
2硬軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1硬件體系設(shè)計(jì)

圖1硬件體系設(shè)計(jì)
鐵路信號(hào)電源監(jiān)控硬件體系設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖1。系統(tǒng)規(guī)模：44個(gè)數(shù)字量輸入；1個(gè)數(shù)字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統(tǒng)配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個(gè)DVP04AD-H＋3個(gè)DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時(shí)采集電路卡1塊。
觸摸屏主要是用來(lái)顯示采集數(shù)據(jù)、報(bào)警、報(bào)警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢(shì)圖顯示等。PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計(jì)算，由于考慮系統(tǒng)對(duì)模擬量采集的速度要求不是很高，為了節(jié)省成本，系統(tǒng)中使用了1個(gè)DVP04AD-H對(duì)39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們與廠家共同實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對(duì)39路模擬量分了十組、每組4路，通過(guò)輸出不同的組別進(jìn)行采集。電源通訊卡主要負(fù)責(zé)把6塊電源模塊的數(shù)據(jù)匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們公司的電源研發(fā)部門(mén)做了大量的工作，最終使PLC與電源模塊的通訊卡實(shí)現(xiàn)了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：44個(gè)數(shù)字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數(shù)據(jù)采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報(bào)警；顯示報(bào)警畫(huà)面、報(bào)警信息、當(dāng)前報(bào)警、報(bào)警頻次；報(bào)警上下限設(shè)定；數(shù)據(jù)微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；歷史趨勢(shì)圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權(quán)限設(shè)定；以上有必要說(shuō)明的是數(shù)據(jù)微調(diào)功能，由于現(xiàn)場(chǎng)的一次測(cè)量元件測(cè)量會(huì)有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內(nèi)是不變的，所以在程序當(dāng)中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數(shù)值是消除誤差之后的值；
（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為HMI人機(jī)對(duì)話界面部分和PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分。HMI部分主要構(gòu)架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機(jī)對(duì)話界面
PLC監(jiān)控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；故障和報(bào)警；數(shù)字量采集顯示，故障判斷；
3工程調(diào)試
調(diào)試分時(shí)采集功能時(shí)需要注意分時(shí)采集的時(shí)間，過(guò)大會(huì)影響整體數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì)造成采集數(shù)據(jù)混亂，另外需要在兩次采集數(shù)據(jù)之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數(shù)據(jù)的重疊。對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值。微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；注意微調(diào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值情況，所以要考慮負(fù)值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時(shí)的通訊協(xié)議一定要在通訊卡中設(shè)置好，包括站

引言
電源監(jiān)控是鐵路信號(hào)的重要的監(jiān)控系統(tǒng)。在此之前信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)基本上是采用單片機(jī)作為信號(hào)采集系統(tǒng)的核心。單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技術(shù)局限，另一方面由于其中的電源模塊部分的監(jiān)控相對(duì)獨(dú)立，對(duì)電源系統(tǒng)帶來(lái)了諸多不便，比如維護(hù)困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷?xiàng)目配套開(kāi)發(fā)了基于臺(tái)達(dá)PLC作為信號(hào)采集核心、臺(tái)達(dá)HMI觸摸屏作為操作和監(jiān)視界面的電源監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)整合的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)。
2硬軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1硬件體系設(shè)計(jì)

圖1硬件體系設(shè)計(jì)
鐵路信號(hào)電源監(jiān)控硬件體系設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖1。系統(tǒng)規(guī)模：44個(gè)數(shù)字量輸入；1個(gè)數(shù)字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統(tǒng)配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個(gè)DVP04AD-H＋3個(gè)DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時(shí)采集電路卡1塊。
觸摸屏主要是用來(lái)顯示采集數(shù)據(jù)、報(bào)警、報(bào)警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢(shì)圖顯示等。PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計(jì)算，由于考慮系統(tǒng)對(duì)模擬量采集的速度要求不是很高，為了節(jié)省成本，系統(tǒng)中使用了1個(gè)DVP04AD-H對(duì)39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們與廠家共同實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對(duì)39路模擬量分了十組、每組4路，通過(guò)輸出不同的組別進(jìn)行采集。電源通訊卡主要負(fù)責(zé)把6塊電源模塊的數(shù)據(jù)匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們公司的電源研發(fā)部門(mén)做了大量的工作，最終使PLC與電源模塊的通訊卡實(shí)現(xiàn)了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：44個(gè)數(shù)字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數(shù)據(jù)采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報(bào)警；顯示報(bào)警畫(huà)面、報(bào)警信息、當(dāng)前報(bào)警、報(bào)警頻次；報(bào)警上下限設(shè)定；數(shù)據(jù)微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；歷史趨勢(shì)圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權(quán)限設(shè)定；以上有必要說(shuō)明的是數(shù)據(jù)微調(diào)功能，由于現(xiàn)場(chǎng)的一次測(cè)量元件測(cè)量會(huì)有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內(nèi)是不變的，所以在程序當(dāng)中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數(shù)值是消除誤差之后的值；
（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為HMI人機(jī)對(duì)話界面部分和PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分。HMI部分主要構(gòu)架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機(jī)對(duì)話界面
PLC監(jiān)控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；故障和報(bào)警；數(shù)字量采集顯示，故障判斷；
3工程調(diào)試
調(diào)試分時(shí)采集功能時(shí)需要注意分時(shí)采集的時(shí)間，過(guò)大會(huì)影響整體數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì)造成采集數(shù)據(jù)混亂，另外需要在兩次采集數(shù)據(jù)之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數(shù)據(jù)的重疊。對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值。微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；注意微調(diào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值情況，所以要考慮負(fù)值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時(shí)的通訊協(xié)議一定要在通訊卡中設(shè)置好，包括站號(hào)設(shè)定，另外注意地址對(duì)應(yīng)。故障和報(bào)警；因?yàn)閳?bào)警點(diǎn)共有79個(gè)，很繁瑣，需要思路清晰。
4結(jié)束語(yǔ)
基于中達(dá)電通公司提供的解決方案的典型案例整合了兩種不同種類的產(chǎn)品，體現(xiàn)出單一技術(shù)平臺(tái)在集成工程中的一體化特點(diǎn)。bsp;PLC監(jiān)控系統(tǒng)
1引言
電源監(jiān)控是鐵路信號(hào)的重要的監(jiān)控系統(tǒng)。在此之前信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)基本上是采用單片機(jī)作為信號(hào)采集系統(tǒng)的核心。單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一方面存在采集速度慢、界面不友好、操作不方便等技術(shù)局限，另一方面由于其中的電源模塊部分的監(jiān)控相對(duì)獨(dú)立，對(duì)電源系統(tǒng)帶來(lái)了諸多不便，比如維護(hù)困難、界面顯示繁瑣等。基于以上原因本項(xiàng)目配套開(kāi)發(fā)了基于臺(tái)達(dá)PLC作為信號(hào)采集核心、臺(tái)達(dá)HMI觸摸屏作為操作和監(jiān)視界面的電源監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控子系統(tǒng)與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)互連實(shí)現(xiàn)整合的經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號(hào)的電源監(jiān)控系統(tǒng)。
2硬軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1硬件體系設(shè)計(jì)

圖1硬件體系設(shè)計(jì)
鐵路信號(hào)電源監(jiān)控硬件體系設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖1。系統(tǒng)規(guī)模：44個(gè)數(shù)字量輸入；1個(gè)數(shù)字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統(tǒng)配置如下：觸摸屏：DOPA75CSTD；PLC：DVP16EH00T＋1個(gè)DVP04AD-H＋3個(gè)DVP16HM11N；電源模塊通訊卡1塊；分時(shí)采集電路卡1塊。
觸摸屏主要是用來(lái)顯示采集數(shù)據(jù)、報(bào)警、報(bào)警上下限設(shè)定、采集數(shù)據(jù)顯示微調(diào)、報(bào)警數(shù)據(jù)顯示、歷史趨勢(shì)圖顯示等。PLC主要是采集數(shù)據(jù)并計(jì)算，由于考慮系統(tǒng)對(duì)模擬量采集的速度要求不是很高，為了節(jié)省成本，系統(tǒng)中使用了1個(gè)DVP04AD-H對(duì)39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們與廠家共同實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對(duì)39路模擬量分了十組、每組4路，通過(guò)輸出不同的組別進(jìn)行采集。電源通訊卡主要負(fù)責(zé)把6塊電源模塊的數(shù)據(jù)匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能我們公司的電源研發(fā)部門(mén)做了大量的工作，最終使PLC與電源模塊的通訊卡實(shí)現(xiàn)了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)：44個(gè)數(shù)字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數(shù)據(jù)采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報(bào)警；顯示報(bào)警畫(huà)面、報(bào)警信息、當(dāng)前報(bào)警、報(bào)警頻次；報(bào)警上下限設(shè)定；數(shù)據(jù)微調(diào)功能，并且顯示微調(diào)值；歷史趨勢(shì)圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權(quán)限設(shè)定；以上有必要說(shuō)明的是數(shù)據(jù)微調(diào)功能，由于現(xiàn)場(chǎng)的一次測(cè)量元件測(cè)量會(huì)有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內(nèi)是不變的，所以在程序當(dāng)中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數(shù)值是消除誤差之后的值；
（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為HMI人機(jī)對(duì)話界面部分和PLC現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控部分。HMI部分主要構(gòu)架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機(jī)對(duì)話界面
PLC監(jiān)控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報(bào)警；微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；故障和報(bào)警；數(shù)字量采集顯示，故障判斷；
3工程調(diào)試
調(diào)試分時(shí)采集功能時(shí)需要注意分時(shí)采集的時(shí)間，過(guò)大會(huì)影響整體數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì)造成采集數(shù)據(jù)混亂，另外需要在兩次采集數(shù)據(jù)之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數(shù)據(jù)的重疊。對(duì)采集的模擬量根據(jù)量程進(jìn)行計(jì)算得出顯示值。微調(diào)值計(jì)算，顯示值微調(diào)，并做負(fù)值消除；注意微調(diào)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)值情況，所以要考慮負(fù)值的消除。電源模塊通訊注意電源通訊時(shí)的通訊協(xié)議一定要在通訊卡中設(shè)置好，包括站

在多電壓軌環(huán)境中，電源定序歷來(lái)是個(gè)備受關(guān)注的重要話題。在電壓升降過(guò)程中，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)和微處理器等器件對(duì)電源的順序和電壓都有著不同的要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師要更充分的發(fā)掘電源管理器件的潛能，透徹的了解系統(tǒng)電源定序的需求。

電源定序的必要性

在研究具有電源管理工能的芯片之前，我們必須重視關(guān)系到器件工作和器件長(zhǎng)期可靠性的問(wèn)題。

如果電源定序不當(dāng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性就會(huì)降低，同時(shí)也會(huì)破壞系統(tǒng)內(nèi)的靜電釋放(ESD)保護(hù)功能。尤其是當(dāng)一些功能模塊必須先于其它功能模塊通電時(shí)，上述的電源定序問(wèn)題更突顯其重要性了。因?yàn)楫?dāng)芯片長(zhǎng)期處于電源定序不當(dāng)?shù)南到y(tǒng)中，就會(huì)縮短其生命周期，甚至?xí)l(fā)電路鎖存效應(yīng)。

鎖存效應(yīng)通常發(fā)生在電壓和電流超過(guò)器件的正常操作水平時(shí)。當(dāng)系統(tǒng)帶有數(shù)字轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器等外圍器件時(shí)，配備專門(mén)的電源定序功能就顯得格外重要。

PMU的電源定序功能概述

LP3906和LP3907電源管理單元(PMU)具有以下電源定序功能，從而幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師避免鎖存效應(yīng)：使能管腳_T(Enable_T)(已編程時(shí)序)；I2C；外部使能管腳。

根據(jù)處理器/控制器的不同功能和系統(tǒng)的不同需求，設(shè)計(jì)者可以采用不同的芯片特性組合方案。圖1顯示了PMU中三種電源定序功能間的相互關(guān)系。

下文將詳細(xì)介紹在特定情況下系統(tǒng)設(shè)計(jì)師該使用哪些電源定序功能。簡(jiǎn)言之，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠通過(guò)軟件(I2C)或硬件(外部使能管腳，EN_T)控制穩(wěn)壓器。

如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)師已開(kāi)發(fā)出了固件，那么I2C功能的應(yīng)用將會(huì)是最廣泛的。而具備客戶化已編程時(shí)序的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就無(wú)需考慮復(fù)雜的軟件或硬件，因?yàn)橄到y(tǒng)可以自動(dòng)給穩(wěn)壓器上電。

可編程電源定序的使能管腳

1．定時(shí)

LP3906/LP3907使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以非常靈活地定時(shí)控制不同穩(wěn)壓器，直至它們上升到各自默認(rèn)的編程電壓水平。有了EN_T管腳，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者就可以利用芯片內(nèi)置的預(yù)設(shè)斜波延時(shí)的功能，這對(duì)于處理器或存儲(chǔ)器定時(shí)的系統(tǒng)非常有用。

2．I2C可控

斜波延時(shí)也可以通過(guò)I2C控制，或者說(shuō)具有出廠可編程功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以對(duì)指定延時(shí)進(jìn)行編程，然后將使能管腳(EN_T)線拉高啟動(dòng)電源定序功能。

表1顯示穩(wěn)壓器延時(shí)情況。延時(shí)期間，穩(wěn)壓器開(kāi)始啟動(dòng)直至上升到默認(rèn)編程電壓水平。當(dāng)然，使能管腳EN_T從高向低拉時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相似的斷電序列。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)使能管腳EN_T從低向高切換時(shí)，無(wú)論穩(wěn)壓器是否已啟動(dòng)，它都將按照預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)序運(yùn)行。所以我們建議，應(yīng)從外部調(diào)低穩(wěn)壓器的使能管腳，從而防止穩(wěn)壓器在使能管腳EN_T被切換之前上升到默認(rèn)編程電壓。

請(qǐng)注意，使能管腳EN_T被調(diào)高時(shí)，只能通過(guò)I2C控制來(lái)禁用每一個(gè)穩(wěn)壓器。但是，使能管腳EN_T在正常工作的時(shí)候就沒(méi)有必要使用I2C。

軟件可控使能管腳(I2C)

如圖1所示，軟件可控使能管腳足以控制穩(wěn)壓器狀態(tài)。可以通過(guò)I2C按照如下方式控制電源管理單元PMU：

啟用和禁用穩(wěn)壓器；

設(shè)置使能管腳EN_T通電和斷電情況下的預(yù)設(shè)延時(shí)時(shí)序；

動(dòng)態(tài)改變穩(wěn)壓器的電壓；

迫使降壓穩(wěn)壓器進(jìn)入PWM模式。

如果設(shè)計(jì)師想節(jié)省斷路IQ電流，最好是通過(guò)軟件來(lái)控制芯片，因?yàn)榭刂破髂軌蛲ㄟ^(guò)I2C與PMU通信。設(shè)計(jì)者可以要求穩(wěn)壓器的出廠設(shè)置為OFF(關(guān))，這樣就無(wú)需在外部使能管腳上使用上拉電阻。穩(wěn)壓器可以通過(guò)軟件使能來(lái)輕松加電。

I2C控制的優(yōu)勢(shì)之一是可以與使能管腳EN_T以及外部使能管腳配合使用。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)師想關(guān)斷電壓已上升的穩(wěn)壓器是，I2C的優(yōu)勢(shì)就更加突顯了。即使外部使能管腳被拉高，I2C仍然可以禁用任何一個(gè)穩(wěn)壓器。

I2C還可以為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)控。任何一個(gè)穩(wěn)壓器停滯或失調(diào)，控制寄存器就會(huì)出現(xiàn)故障，而且被系統(tǒng)微處理器識(shí)別。因此設(shè)計(jì)師可以根據(jù)發(fā)出的故障信號(hào)類型(如，熱過(guò)載信號(hào))采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧?BR>
通過(guò)軟件，電源管理單元PMU就變成了一款多用途芯片，能夠處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)師對(duì)任何電源定序的需求。

如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)師只需要基本的、簡(jiǎn)單的電源定序功能，可以使用芯片的外部電壓控制使能管腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。外部電壓控制使能管腳可以在高低兩檔間切換，以開(kāi)關(guān)芯片。外部使能管腳支持外部電阻下拉，以及軟件控制的下拉功能，后者是通過(guò)系統(tǒng)控制器設(shè)定GPIO來(lái)實(shí)現(xiàn)。

要想使穩(wěn)壓器不被占用或禁用，最簡(jiǎn)單的方法是置低穩(wěn)壓器的使能管腳。

本文小結(jié)

根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電源定序的不同需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師會(huì)用到電源管理單元LP3906/LP3907的不同特性。電源定序可以幫助設(shè)計(jì)師規(guī)避成本高昂的鎖存效應(yīng)。LP3906/LP3907的用途非常廣泛，可提供系統(tǒng)控制功能，如自動(dòng)通電和斷電定序、可變定時(shí)、故障與中斷管理以及電源監(jiān)控等。


最新的市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，便攜式媒體播放器是目前發(fā)展最快的便攜式消費(fèi)類電子終端設(shè)備。消費(fèi)者希望在路上也能聆聽(tīng)他們喜愛(ài)的音樂(lè)，欣賞視頻剪輯甚至電影。不過(guò)，消費(fèi)者還希望獲得更多功能。即將推出的媒體播放器將集成 GPS 功能和音視頻廣播接收功能。

越來(lái)越多的器件功能對(duì)設(shè)計(jì)工程師提出了一些重大的技術(shù)挑戰(zhàn)。媒體播放器需要存儲(chǔ)并快速處理海量數(shù)據(jù)，提供高質(zhì)量的音視頻重現(xiàn)功能。因此，電源管理已成為能否提供更長(zhǎng)工作和待機(jī)時(shí)間的重要因素，關(guān)系到一種產(chǎn)品的商業(yè)成敗。

我們不妨來(lái)了解一下現(xiàn)代模擬電源管理系統(tǒng)的特性、性能折衷策略以及分組技術(shù)，該系統(tǒng)不僅能確保電池充電快速、安全，而且還可為便攜式媒體播放器的所有系統(tǒng)組件高效供電。

設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

不斷發(fā)展的消費(fèi)者需求對(duì)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。音頻/視頻播放、游戲及全球定位系統(tǒng) (GPS) 等功能都需要高效使用電池電量。設(shè)計(jì)時(shí)尚、小巧、用戶友好型器件要求采用極微小的集成電子與機(jī)械組件。

為了盡可能延長(zhǎng)工作時(shí)間，設(shè)計(jì)人員必須正確選擇電池的化學(xué)特性與容量。精確的電池電量監(jiān)測(cè)有助于避免系統(tǒng)過(guò)早關(guān)閉，并使系統(tǒng)充分利用電池可用電量。正確選擇功率轉(zhuǎn)換電路也決定著電池為系統(tǒng)供電的效率。

器件有著嚴(yán)格的尺寸要求，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)在小而薄的封裝中采用集成元件，確保良好的功耗性能。雖然現(xiàn)代電源 IC 能在同一器件上集成數(shù)個(gè)電源通道，但我們必須了解系統(tǒng)的電源分組，以避免過(guò)度集成。在復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，如果所有供電元件都集中在相同的位置，這樣會(huì)造成電源管理設(shè)備到實(shí)際負(fù)載點(diǎn)的線跡過(guò)長(zhǎng)，從而會(huì)導(dǎo)致噪聲和散熱問(wèn)題，進(jìn)而延長(zhǎng)開(kāi)發(fā)時(shí)間。

創(chuàng)新型解決方案

處理設(shè)備居于便攜式媒體播放器(圖1)的核心地位，它通常結(jié)合了微控制器和數(shù)字信號(hào)處理內(nèi)核，負(fù)責(zé)處理不同來(lái)源的音頻和視頻數(shù)據(jù)，并管理用戶界面。高質(zhì)量音頻編解碼器確保對(duì)聲音信息的適當(dāng)編碼和重現(xiàn)。視頻編碼器使便攜式媒體播放器能連接到外部監(jiān)視器或電視機(jī)，適合大屏幕觀賞。顯示設(shè)備主要是彩色薄膜晶體管 (TFT) LCD 模塊，LCD 模塊通常包括行列視頻驅(qū)動(dòng)器和實(shí)現(xiàn)背光功能的白光 LED 電源。


GPS 芯片組使播放器能用作便攜式 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)，而 FM 調(diào)諧器 IC 則能接收無(wú)線電廣播。

便攜式媒體播放器需要幾種類型的存儲(chǔ)設(shè)備和處理內(nèi)存。處理器通常與閃存存儲(chǔ)器協(xié)同工作，并利用 EEPROM 存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)和操作系統(tǒng)。音頻和視頻數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在 SD 卡等移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)上，而內(nèi)置硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器通?？纱鎯?chǔ)較大的數(shù)據(jù)資料。

處理器、存儲(chǔ)器和顯示屏構(gòu)成整體系統(tǒng)，需要不同的電壓軌和大量電力。我們必須高效管理電池，實(shí)現(xiàn)高效充電，盡可能提高電池到系統(tǒng)的電壓轉(zhuǎn)換效率。電池通常是一節(jié)鋰離子電池，電池容量根據(jù)整體用電需求在 1200 至 2000mAh 之間，充電電流應(yīng)高于 1A。鋰離子 (Li-Ion) 電池充電器能安全準(zhǔn)確地給電池再充電，而精確的電池電量監(jiān)測(cè)設(shè)備可確定充電狀態(tài)，并有助于系統(tǒng)最大限度利用任何可用電量。

數(shù)個(gè)電源轉(zhuǎn)換器將電池電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)電壓。3.3 V 的高電流電源軌可用于對(duì)帶有顯示控制器與背光功能的TFT LCD顯示模塊、高量漏極(HDD)、處理器 I/O 以及音頻編解碼器供電。處理引擎要求的內(nèi)核電壓相對(duì)較低，1.2 或 1.8 V 即可。音頻與 RF 組件電源可能需要用線性穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，以便濾掉開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器紋波。

我們有必要更密切地關(guān)注一下電源管理系統(tǒng)的分組。通常人們會(huì)認(rèn)為，與數(shù)字組件類似，電源系統(tǒng)也應(yīng)盡可能集成。但這會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的問(wèn)題。如果將線性電池充電器與功率轉(zhuǎn)換級(jí)集成，就會(huì)在集成度極高的板級(jí)空間造成散熱問(wèn)題。此外，電池充電器通?？拷姵嘏c AC 適配器的連接處，而功率轉(zhuǎn)換級(jí)的理想位置是接近負(fù)載點(diǎn)，即處理系統(tǒng)。還有一點(diǎn)值得注意的是，不同型號(hào)的媒體播放器根據(jù)用途不同要求不同的充電器特性，但功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)都是一樣的。鑒于上述原因，最節(jié)約成本、設(shè)計(jì)也最方便的解決方案就是將電池管理與功率轉(zhuǎn)換分由不同的IC來(lái)完成，如圖 1 所示。這不僅有助于最大化設(shè)計(jì)靈活性，簡(jiǎn)化布局與散熱管理，而且還能夠降低解決方案的總成本。

為了維護(hù)安全工作條件并最大化電池工作時(shí)間，電池充電器應(yīng)確保鋰離子電池的充電過(guò)程符合制造商的規(guī)范。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就要采用恒流恒壓 (CCCV) 的充電方案，并確保穩(wěn)壓精度小于 1% ，以避免出現(xiàn)過(guò)度充電。我們應(yīng)識(shí)別出剩余電量極低的電池，先以一定比例的最大充電速度給它充電，慢慢提高電池電壓，然后再進(jìn)入快速充電模式。此外，充電器應(yīng)通過(guò)專門(mén)的溫度傳感引腳 (TS) 測(cè)量電池的溫度，避免在 0 ℃～40℃ 范圍之外進(jìn)行充電，從而盡可能延長(zhǎng)電池的工作時(shí)間。

不管電源來(lái)自 USB 端口還是 AC/DC 墻上適配器，充電器都應(yīng)對(duì)充電工作加以管理。就某些應(yīng)用而言，充電 IC 的電力來(lái)自高壓前端 DC/DC，電池可直接從高壓電源進(jìn)行充電，如轎車或卡車所用的電池就是這種情況。輸入引腳上的額定輸入電壓最大可達(dá) 18 V，這不僅能避免系統(tǒng)在DC 電源線路上出現(xiàn)過(guò)壓峰值，而且還能使用價(jià)格較低的非穩(wěn)壓墻上電源。充電 IC 可以確定進(jìn)入電池的實(shí)際充電電流和系統(tǒng)所用的電流。因此，電池充電和系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)進(jìn)行的情況下，充電過(guò)程也不會(huì)出現(xiàn)非正常終止問(wèn)題。上述解決方案實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的電源管理，在系統(tǒng)和電池間合理分配可用的 DC 輸入功率。如果系統(tǒng)電流上升，電池充電電流會(huì)自動(dòng)降低，反之亦然，從而滿足整體供電量的要求。這有助于優(yōu)化成本，使墻上電源也能滿足系統(tǒng)整體的平均用電需要，兼顧電池充電和應(yīng)用運(yùn)行，而不是必需采用滿足最嚴(yán)格用電條件的電源。

我們?cè)谖⑿偷?3.5mm x 4.5mm QFN 封裝中集成了所有必需的充電控制和電源通道電源晶體管，從而使解決方案的整體尺寸達(dá)到了最小化。此外，我們還可使媒體播放器系統(tǒng)在電池充電器給電池充電的同時(shí)實(shí)現(xiàn)睡眠模式下工作。充電器將根據(jù)檢測(cè)到的最小電流終止充電，并提供可編程定時(shí)器，進(jìn)一步提高安全性。

我們可用電池電量監(jiān)測(cè)計(jì)來(lái)精確測(cè)定剩余電池電量，從而進(jìn)一步改善電池管理。這樣，處理器就能有效采用低功耗模式，并在需要充電時(shí)提醒用戶，從而更好地管理媒體播放器的功耗。

媒體播放器的功率轉(zhuǎn)換主要是通過(guò)轉(zhuǎn)換 DC 穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)功率效率最大化。我們認(rèn)為，就穩(wěn)壓工作而言，線性穩(wěn)壓器解決方案具有體積小和成本低等優(yōu)勢(shì)。這種解決方案成本較低，對(duì)低電流和低穩(wěn)壓差分而言效率也比較高，但如果電流超過(guò) 300mA 到 400mA 的話，就會(huì)因?yàn)楣奶叨枰嫉睾艽笄覂r(jià)格昂貴的散熱片。如果輸出電流較高且輸入至輸出的電壓差分很大，就會(huì)發(fā)生此類問(wèn)題。假設(shè)我們用 3.6 V 的鋰離子電池提供 1.2 V 的內(nèi)核電壓，線性穩(wěn)壓器這時(shí)的工作效率只有 33%，電池電力大部分都變成散熱消耗掉了。DC/DC 轉(zhuǎn)換器的工作效率實(shí)際高達(dá) 90% 以上，其功耗僅為低降壓穩(wěn)壓器 (LDO)消耗的一小部分。


圖 3 給出了同一 IC 封裝中采用幾個(gè)電源轉(zhuǎn)換器的高效集成式功率轉(zhuǎn)換機(jī)制實(shí)例。為使處理引擎采用低壓內(nèi)核電源，主系統(tǒng)電壓為 3.3 V，我們采用帶 FET 的全集成同步 DC/DC 降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)最大功率效率，并盡可能減少外部組件數(shù)。采用該解決方案時(shí)，無(wú)需使用占地較大的散熱片。相對(duì) DC/DC 控制器解決方案而言，全集成的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器采用片上轉(zhuǎn)換 FET 并實(shí)現(xiàn)內(nèi)部補(bǔ)償機(jī)制。這就是說(shuō)，設(shè)計(jì)工程師不必選擇外部晶體管，也不必采用昂貴而難用的設(shè)計(jì)軟件來(lái)分析補(bǔ)償與穩(wěn)定條件。組件選擇非常方便，我們只需根據(jù)數(shù)據(jù)表單，采用推薦的電感器即可。

最多4個(gè)線性穩(wěn)壓器為音頻、RF 及其他子組件提供低電流輔助電源，這有助于減少組件數(shù)，針對(duì)不同類型的電壓軌，在成本、大小和效率之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。

集成電源管理解決方案具有一些能夠顯著節(jié)省板級(jí)空間的獨(dú)特特性。由于集成了所有開(kāi)關(guān)晶體管，因此電路只需要兩個(gè)電感器和少數(shù)幾個(gè)電容器。2.25 MHz高開(kāi)關(guān)頻率使電感器尺寸減小到 2.2mH，從而能使用高度還不足 1 毫米的芯片電感器，而轉(zhuǎn)換效率仍高達(dá) 90% 以上。為進(jìn)一步降低功耗，DC/DC 穩(wěn)壓器還提供自動(dòng) PFM/PWM 模式轉(zhuǎn)換功能，在很大負(fù)載范圍上,都能最大化轉(zhuǎn)換效率。低負(fù)載電流運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換器可進(jìn)入脈沖頻率調(diào)制 (PFM) 模式，而負(fù)載電流大于 50 mA 時(shí)，脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 控制方案則能對(duì)其提供支持。

4 個(gè)線性穩(wěn)壓器和 1 個(gè)輸出電容器即可提供低電流電源。為盡可能提高設(shè)計(jì)靈活性，該器件還提供串行接口，以便實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器電壓的靈活編程，這樣處理系統(tǒng)就能控制自己的電源，并調(diào)節(jié)電源電壓以優(yōu)化電源性能。該器件采用小型QFN封裝，這樣IC的面積可減至4mmx4mm。

結(jié)語(yǔ)

便攜式媒體播放器在便攜式電子設(shè)備市場(chǎng)中的份額不斷上升。消費(fèi)者希望小型設(shè)備能夠提供更多功能，且實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的工作時(shí)間。電池技術(shù)與低功耗半導(dǎo)體組件的不斷發(fā)展可以幫助工程師逐步滿足上述要求。與此同時(shí)，電源設(shè)計(jì)人員在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。精確監(jiān)測(cè)電池容量有助于充分利用電池全部電力，與高效的功率轉(zhuǎn)換相結(jié)合，有助于充分發(fā)揮電池的作用。我們采用高度集成的電源管理設(shè)備，并盡可能減少外部組件數(shù)和封裝尺寸，這有助于高效利用有限的板級(jí)空間，以便集成更多功能，并減小產(chǎn)品尺寸與重量。

關(guān)鍵詞： 播放器 電源管理

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