模塊化的ATCA FRU電源管理架構(gòu)

載荷電源管理控制器和載荷DC/DC轉(zhuǎn)換器

載荷電路決定了FRU中產(chǎn)生的電源電壓數(shù)目。載荷電源由載荷集成電路決定上電和關(guān)閉的時(shí)序。為了確?？煽康牟僮鳎瑢?duì)所有的電壓和電流都應(yīng)該進(jìn)行監(jiān)控。發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控信號(hào)應(yīng)對(duì)電路板上的CPU發(fā)出報(bào)警信號(hào)，用IPMC記錄故障。在極端的情況下，應(yīng)該關(guān)閉用于載荷的電源，以免損壞整個(gè)電路板。

載荷電源管理控制器的功能如下：管理電路板上的DC/DC控制器，即軟啟動(dòng)、定序、跟蹤、裕度和調(diào)整；產(chǎn)生所有電源相關(guān)狀態(tài)和控制邏輯信號(hào)，即產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)、指明過電壓、欠電壓和過電流(監(jiān)控)和電壓電流測(cè)量；針對(duì)ATCA，控制送入的主電源；針對(duì)AMC，短路電流保護(hù)和送入AMC的電源。

典型的載荷電源管理控制器實(shí)現(xiàn)

平均來說，ATCA FRU有6到10個(gè)電壓。上面列出的電源管理功能會(huì)很復(fù)雜，通常需要一個(gè)PLD或一個(gè)微控制器，除單功能電源管理集成電路，還要監(jiān)控器、復(fù)位產(chǎn)生器和熱插拔控制器。圖2展示了典型的電源管理控制器塊。在圖的左上方為主電源(+12V)。

圖2：傳統(tǒng)的電源管理控制。

IPMC發(fā)出指令時(shí)，載荷電源控制塊開啟載荷電路電源。這個(gè)塊還控制送入AMC的電源。通常用若干個(gè)熱插拔控制器集成電路實(shí)現(xiàn)這個(gè)塊。

12V總線開啟后，所有的DC/DC轉(zhuǎn)換器都用一個(gè)方式打開，即滿足載荷電路的定序或跟蹤需求。電路板調(diào)試過程中，這些要求會(huì)發(fā)生變化，通常用IPMC或者PLD實(shí)現(xiàn)時(shí)序算法，這樣就易于改變時(shí)序算法。

電路板完全上電后對(duì)電壓進(jìn)行監(jiān)控。發(fā)生電源故障時(shí)，在關(guān)閉整個(gè)電路板之前，中斷主處理器并安全地終止當(dāng)前工作。電源故障警告信號(hào)送至IPMC，用以更新管理器。如果電源故障很嚴(yán)重，IPMC會(huì)決定關(guān)閉載荷電源。

在所有電源開啟之后，復(fù)位產(chǎn)生器的用途是對(duì)CPU復(fù)位。管理器發(fā)指令時(shí)，也許要求IPMC復(fù)位CPU。IPMC主要的用途是實(shí)現(xiàn)PICMG3.0規(guī)范平臺(tái)管理功能。為了符合規(guī)范，IPMC執(zhí)行嚴(yán)格的協(xié)議、狀態(tài)機(jī)和預(yù)定義指令的譯碼。片上ADC用來測(cè)量電路板上所有的電源和電流，并存入SDR。

設(shè)計(jì)師經(jīng)常使用IPMC微處理器提供的軟件靈活性實(shí)現(xiàn)規(guī)定的載荷電源管理(PPM)功能，例如載荷電源定序、出現(xiàn)電源故障或者過電流故障時(shí)，啟動(dòng)關(guān)閉功能。在某些情況下，微處理器可通過DAC修整電源。

載荷電源管理中IPMC的缺點(diǎn)

如前所述，IPMC的主要功能是執(zhí)行規(guī)定的PICMG 3.0平臺(tái)管理功能。應(yīng)對(duì)IPMC軟件進(jìn)行完全的測(cè)試以保證電路板滿足規(guī)范要求。一旦IPMC軟件被認(rèn)證，對(duì)軟件的任何修改都要進(jìn)行完全的測(cè)試。

要分別對(duì)每個(gè)FRU設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試，以確保符合IPMC。這是很耗時(shí)的事，因?yàn)橐凑諛?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試。電源管理算法也許要進(jìn)一步修改以滿足電路板上ASIC的新要求，這會(huì)導(dǎo)致修改IPMC軟件，并對(duì)是否符合IPMC再次測(cè)試。

在軟件中監(jiān)控故障增加了軟件的開銷，也許會(huì)減慢微處理器對(duì)通信協(xié)議的響應(yīng)。這個(gè)應(yīng)用還要求微處理器擁有片上多通道模擬復(fù)用的高精度ADC。根據(jù)載荷的情況，由于電源管理增加了代碼長(zhǎng)度，或許必須使用增加存儲(chǔ)資源的更加貴的微處理器。