如今，具有多個(gè)電源電壓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)已司空見慣。在互聯(lián)網(wǎng)路由器、數(shù)字用戶線路接入復(fù)用器 （DSLAM）、基站和服務(wù)器等系統(tǒng)中，其多個(gè)電源的排序和監(jiān)控變得越來越重要。ADI公司的ADM1060監(jiān)控器/時(shí)序控制器在單個(gè)28引腳TSSOP器件中提供多個(gè)電源監(jiān)控器、時(shí)序邏輯和多輸出驅(qū)動器，大大簡化了這項(xiàng)任務(wù)，非常適合電路板空間非常寶貴的應(yīng)用。這些多種功能的配置可通過ADI公司提供的直觀圖形用戶界面（GUI）輕松編程。

用戶對基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)器系統(tǒng)中使用的背板、線卡和刀片設(shè)計(jì)人員的需求不斷增加，這使得設(shè)計(jì)任務(wù)變得越來越困難。客戶希望以更低的成本以更高的數(shù)據(jù)速率獲得更多通道。它們還需要比以前更高的可靠性：99.999%的正常運(yùn)行時(shí)間，通常稱為“9-<>的可靠性”（類似于每年兩分鐘的停機(jī)時(shí)間），現(xiàn)在是基本要求。然而，這些更復(fù)雜、更可靠的主板仍然必須適合與以前相同的中心局和服務(wù)器外形。這些系統(tǒng)的功率預(yù)算也不一定增加，因此現(xiàn)在必須更加關(guān)注功耗。

以通道數(shù)和速度表示的額外帶寬導(dǎo)致許多新一代微處理器、DSP 器件、FPGA 和 CPLD 的激增。這些器件的內(nèi)核運(yùn)行電壓遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的3.3 V或5 V（例如，1.2 V、1.5 V、1.8 V和2.5 V是常見的內(nèi)核電源電平）。然而，I/O 協(xié)議規(guī)定仍需提供 3.3V 和 5V 電源。事實(shí)上，某些設(shè)計(jì)可能需要 12V 電源;其他人需要低至 0.75 V 的終止電壓;甚至存在運(yùn)算放大器電源軌需要負(fù)電源的情況。

許多（如果不是全部）這些電源都需要在一塊板上的情況并不少見。需求很容易是六個(gè)、七個(gè)或更多的供應(yīng)。電源接通的順序?qū)τ谙到y(tǒng)的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是先從最高的供應(yīng)量開始，然后向下工作;但情況并非總是如此。例如，一些DSP制造商建議在I/O之前為其器件的內(nèi)核上電，而另一些則建議相反。考慮到所設(shè)計(jì)PCB的復(fù)雜性，事實(shí)是，如果不首先設(shè)計(jì)、構(gòu)建和測試電路板，可能很難確定最佳上電順序。事實(shí)證明，這種“試錯(cuò)”方法在制造成本（多個(gè)電路板設(shè)計(jì)周期或旋轉(zhuǎn)）和上市時(shí)間方面都成本高昂。

目前采用復(fù)位發(fā)生器、FET驅(qū)動器和RC時(shí)間常數(shù)的分立電源排序方法（典型實(shí)現(xiàn)如圖1所示）雖然足以滿足需要兩個(gè)或三個(gè)電源的系統(tǒng)，但當(dāng)數(shù)量上升到<>或<>個(gè)時(shí)，就會變得非常麻煩。另一個(gè)問題是精確的復(fù)位發(fā)生器具有固定的閾值電壓。如果（如ASIC設(shè)計(jì)）必須將電源電壓調(diào)整為非標(biāo)準(zhǔn)值以提供最大性能，則可能不存在具有修訂閾值的復(fù)位發(fā)生器。此外，這種性質(zhì)的設(shè)計(jì)需要電源設(shè)計(jì)人員對所需順序進(jìn)行最佳猜測（盡管是有根據(jù)的猜測）。如果猜測被證明是錯(cuò)誤的，則很難在不旋轉(zhuǎn)電路板的情況下糾正問題。此外，隨著PCB人口密度的增加，房地產(chǎn)成為一個(gè)問題，多分量分立解決方案變得沒有吸引力。最后，設(shè)計(jì)省電序列并不容易，使用相同的簡單復(fù)位發(fā)生器，具有固定超時(shí)和漏極開路輸出。

圖1.用于對七個(gè)電源進(jìn)行排序的離散實(shí)現(xiàn)。

這里要描述的解決方案是單個(gè)IC，它提供了一個(gè)總電壓管理解決方案，并包含圖1所示分立設(shè)計(jì)的所有功能。但是，該設(shè)備需要并且確實(shí)更進(jìn)一步，提供了根據(jù)需要輕松更改其配置的靈活性。如果復(fù)位門限、上電時(shí)序、掉電時(shí)序和處理器時(shí)鐘上的看門狗超時(shí)的改變可以在不重新布置硬件的情況下進(jìn)行更改，則電源設(shè)計(jì)人員的任務(wù)將變得無比容易。當(dāng)然，單個(gè)IC（具有最少的外部元件）也可以解決電路板空間的關(guān)鍵問題。縮短設(shè)計(jì)時(shí)間也意味著縮短上市時(shí)間，因?yàn)殡娫丛O(shè)計(jì)人員可以更快地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，并確信如有必要，可以在以后進(jìn)行更改，而無需更改硬件。

ADI公司的ADM1060多電源監(jiān)控電路就是這樣一種器件。它是一款采用單個(gè)小型 28 引腳 TSSOP 封裝的總電壓管理解決方案。它只需要兩個(gè)外部元件（兩個(gè)去耦電容器），非常適合電路板空間非常寶貴的應(yīng)用。

ADM1060可監(jiān)控多達(dá)14個(gè)電源。芯片上的所有監(jiān)控器都使用窗口比較器，因此可以在每個(gè)電源故障輸入引腳上檢測過壓和欠壓電源故障。其中一個(gè)電源故障檢測器可以監(jiān)控高達(dá)4.12 V的電源（類似于20 V電源超量+0%）。其中四個(gè)監(jiān)控器可以檢測6.6 V至5 V的故障（類似于20 V電源超量+6%）。另外兩個(gè)監(jiān)控器可用于監(jiān)控低至–6 V的負(fù)電源。如果不需要監(jiān)控負(fù)電源，這兩個(gè)引腳可用于監(jiān)控高達(dá)+8 V的電源。上述范圍內(nèi)的任何閾值電壓都可以以1位分辨率進(jìn)行編程。因此，如果ASIC在非標(biāo)準(zhǔn)電壓（即非2.1 V、5.1 V、8.1060 V等）下以最佳方式運(yùn)行，則ADM<>可以圍繞修改后的電源電壓進(jìn)行編程，并具有精確的故障檢測窗口。這些比較器的遲滯可通過數(shù)字方式編程，允許用戶控制所需的抗擾度水平。

ADM1060不需要專用電源引腳。該器件采用仲裁方案，從五個(gè)電源故障輸入引腳中的任何一個(gè)為自己供電（此處不使用負(fù)電源輸入引腳）。無論哪個(gè)電源最高，都用于為器件供電。如果最高電源發(fā)生故障，ADM1060可無縫切換到下一個(gè)最高電源為自己供電。因此，即使在發(fā)生故障的系統(tǒng)中，設(shè)備也會繼續(xù)供電，使其能夠盡可能長時(shí)間地保持對電源的監(jiān)控。例如，它可能導(dǎo)致啟動受控關(guān)斷序列。ADM1060至少需要3.0 V電壓（在其中一個(gè)電源輸入引腳上）為器件供電。

ADM1060還提供四個(gè)通用輸入（GPI）。這些是邏輯輸入（TTL或CMOS兼容），使用戶能夠施加控制信號，如POWER_OK、復(fù)位或手動復(fù)位，并使用這些信號來控制電源的導(dǎo)通順序。請注意，如果需要監(jiān)控超過七個(gè)電源并將其包含在排序中，這些輸入也可用于從外部監(jiān)控芯片獲取信號。還包括一個(gè)看門狗定時(shí)器。該電路用于確保處理器時(shí)鐘繼續(xù)切換（從低到高或從高到低轉(zhuǎn)換）。

該器件的邏輯內(nèi)核是可編程邏輯塊陣列 （PLBA） 和可編程延遲塊 （PDB）。這些模塊使ADM1060能夠按所選順序?qū)﹄娫纯删幊虝r(shí)間延遲的導(dǎo)通進(jìn)行排序?？梢詾殛P(guān)斷序列設(shè)置一組不同的時(shí)間延遲。例如，可能需要電源在上一次供電后 100 ms 上電，但如果發(fā)生故障，則立即關(guān)閉。

ADM1060提供1060個(gè)輸出驅(qū)動器。這些可編程驅(qū)動器輸出 （PDO） 可用作邏輯控制信號，例如芯片使能、LDO（DC/DC 磚）輸出使能，或僅用作狀態(tài)信號，例如POWER_GOOD或復(fù)位。輸出引腳均采用漏極開路配置，允許用戶連接一個(gè)外部電阻器，將引腳拉高至所需電壓。但是，上拉電壓很可能是在器件的一個(gè)輸入端受到監(jiān)控的電壓，并且片內(nèi)可用。因此，ADM12內(nèi)置上拉電阻組，無需外部元件即可連接到上拉電壓。當(dāng)然，在電路板空間最小的情況下，這一點(diǎn)很重要。其中四個(gè)輸出驅(qū)動器還可以提供一個(gè)高壓柵極驅(qū)動，以接通NMOS FET，NMOS FET可以放置在電源路徑中。在此選項(xiàng)中，輸出引腳提供<> V電荷泵電壓。

與ADM1060的通信通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2線接口（SMBus）。用戶可以使用ADI提供的直觀GUI設(shè)置描述的功能。該編程可以使用評估套件離線完成，也可以在系統(tǒng)內(nèi)使用3引腳接頭電纜（數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和GND）完成。這兩種產(chǎn)品均可從ADI公司獲得。一旦對配置感到滿意，用戶可以將其存儲在非易失性存儲器中，以便每次器件隨后上電時(shí)，都會在器件中下載和設(shè)置相同的配置。GUI 的示例窗口如圖 2 所示。

圖2.ADM1060圖形用戶界面（GUI）。

提供與圖1分立設(shè)計(jì)中概述的1060個(gè)電源相同的電源，可以使用單個(gè)ADM3實(shí)現(xiàn)序列，如圖<>所示。

圖3.使用單個(gè)ADM1060對相同的<>個(gè)電源進(jìn)行排序。

ADM1060的另一個(gè)非常強(qiáng)大的特性是能夠配置受控關(guān)斷序列，這在分立式設(shè)計(jì)中不容易復(fù)制。同樣，使用提供的軟件，可以配置如圖4所示的序列。

圖4.使用ADM1060控制上電開/關(guān)時(shí)序。

結(jié)論

對單個(gè)PCB上多個(gè)電壓的要求給電源設(shè)計(jì)人員帶來了困難的電源排序問題。由于需要六個(gè)、七個(gè)或更多的電壓，分立式解決方案既笨拙又不切實(shí)際。ADI公司的ADM1060提供功能強(qiáng)大且靈活的解決方案，使電源閾值、邏輯輸入和電源排序的配置成為一種簡單的軟件設(shè)計(jì)，而不是昂貴且容易出錯(cuò)的硬件設(shè)計(jì)。

審核編輯：郭婷