Технология PCB - оптимизация программируемого питания для печатных плат

Управление питанием печатных плат это,как правило,все аспекты,связанные с подачей питания на печатную плату.К числу часто затрагиваемых вопросов относятся:

выбор различных преобразователей DC DC для электроснабжения печатных плат;

Последовательность открытия и закрытия питания/прослеживать

контроль напряжения;

все это.

В настоящем документе Управление питанием определяется как управление всеми источниками энергии на PCB (включая преобразователи DC-DC, LDO и т.д. Управление питанием включает следующие функции: Управление контроллером DC-DC на PCB.например,горячее подключение, мягкий запуск,сортировка, слежение, допуск и контроль; генерировать все соответствующие состояния питания и управлять логическими сигналами.например,генерирование сигналов сброса,индикация неисправности питания (контроль) и управление напряжением.На рисунке показаны типичные функции управления питанием PCB с процессором или микропроцессором; функция управления горячим включением / мягким пуском используется для ограничения потока тока, чтобы уменьшить нагрузку на источник питания при запуске.Это важная функция PCB для вставки активной (заряженной) базы данных; последовательность и функция слежения за питанием используются для управления тем,как включить / выключить несколько источников питания, удовлетворяющих требованиям последовательности подключения всех устройств PCB.контроль всех напряжений при наличии неисправности (перенапряжение / понижение напряжения) для предупреждения сбоев в работе процессора.Эта функция также называется « функция надзора».

Когда процессор включен, сбросьте генерирующую функцию,чтобы обеспечить надежные условия запуска процессора. Некоторые процессоры требуют,чтобы сигнал сброса оставался в течение некоторого времени после стабилизации всех рабочих источников питания процессора.Это называется сбросом импульсов растяжения.Функция генератора сброса заключается в том, чтобы удерживать процессор в режиме сброса при пропадании питания для предотвращения нежелательных ошибок из встроенной флэш-памяти.

ограничения традиционных решений по управлению питанием

традиционно каждая функция управления питанием в печатных плат выполняется отдельной функцией IC. для различных комбинаций напряжений эти IC имеют различные типы. Таким образом, для удовлетворения различных потребностей в управлении электроэнергией используются сотни моделей с одной функцией IC различных производителей. например, для выбора модели IC для замены генератора необходимо представить следующую информацию:

1.количество электрических цепей напряжения, подлежащих контролю со стороны генератора IC;

2.комбинации напряжения (3.3, 2.5, 1.2 или 3.3, 2.5, 1.8 и т.д.);

3.3.3% напряжения обнаружения неисправностей и т.д..;

4.точность (3 процента, 2 процента, 1,5 процента и т.д.);

5.функция расширения импульса сброса, управляемая внешним конденсатором;

ручной ввод

Для того чтобы справиться со всеми возможными изменениями этих параметров, достаточно одного генератора сброса ИС, только у одного производителя могут быть сотни моделей. Кроме того, если в процессе проектирования инженеру необходимо контролировать другое напряжение (возможно), ему следует выбрать другой тип изделия. Аналогично, многие модели монофункциональных ИС, таких как контроллеры горячей замены, задатчики мощности, мониторы/детекторы напряжения, даже если они имеют одинаковые функции, и многие модели основаны на разных параметрах. Каждая печатная плата системы,состоящей из нескольких печатных плат, требует различных групп этих однофункциональных ИС,что также увеличивает стоимость материалов.

сложность проектирования PCB постоянно возрастает

Если контролируется однофункциональная ИС управления питанием, то это уже старая история. Сейчас на многих печатных платах используется несколько устройств с несколькими напряжениями, и каждое устройство имеет свою последовательность включения. Чем мельче технологический узел, тем меньшее напряжение требуется для устройства, но тем выше ток. Проектировщикам часто приходится использовать одну точку нагрузки каждой многовольтовой ИС источника питания. таким образом, количество источников питания, используемых на печатной плате, увеличивается. по мере увеличения напряжения в цепи питания и необходимости многоуровневой сортировки управление питанием становится все более сложным.

по мере того, как проектирование печатных плат становится все более сложным,традиционные решения по управлению питанием становятся все более трудными.В настоящее время дизайнеры, использующие традиционную однофункциональную IC для управления питанием,могут отказаться от мониторинга некоторых напряжений или выбрать несколько функциональных устройств для каждой функции управления питанием. следующие два подхода являются нежелательными.

увеличение площади печатные платы и снижение надежности

увеличение числа функциональных IC и последующая связь не только увеличили площадь печатные платы,но и снизили статистическую надежность PCB.например,это может увеличить вероятность ошибок при сборке и привести к непредсказуемым (абсолютно плохим) результатам.

Второй канал поставки и компромисс в дизайне

В случае приобретения монофункционального оборудования у различных поставщиков, даже если одно из них не было поставлено вовремя,это повышает риск задержки производства.это,в свою очередь,привело к спросу на каналы поставок по статье II.Однако второй канал снижает доступность оборудования для инженеров проектировщиков, что вынуждает конструкторов жертвовать схема платы мониторингом отказов.

Стоимость единицы устройства обратно пропорциональна количеству купленного. Стоимость единицы устройства обратно пропорциональна количеству закупаемого товара. Поскольку для данной системы требуется большое количество оборудования, а каждое устройство, необходимое для создания системы, уменьшается, общая стоимость системы возрастает.Например,если система состоит из 10 печатных плат, то в год будет производиться 1000 таких систем.Если в каждой печатной плате используется однофункциональная ИС для реализации управления питанием,то для завершения проекта потребуется около 10 различных функциональных ИС.Годовая потребность в этих однофункциональных ИС составляет 1 000 штук.Цена единицы продукции для партии в 1000 штук, конечно,выше,чем цена для 10 партий по 1000 штук.Поэтому стоимость предыдущих решений по управлению питанием,безусловно,выше,чем стоимость использования одного и того же источника питания для управления всеми печатными платами.

традиционная программа управления питанием, реализованная с помощью нескольких функциональных устройств IC,устарела в 80 х годах.В то время цифровые дизайнеры использовали TTL для реализации логической функции.по мере усложнения PCB конструкторы должны выбирать между выбором фиксированной функциональной функции ASIC или увеличением количества используемого портала TL.Неудивительно, что количество единиц TTL, используемых при проектировании системы, стремительно растет.

появление программируемых логических средств (PLD) позволяет Конструкторам выполнять больше функций в указанном модуле печатных плат,а также сокращает время выхода на рынок.по мере сокращения количества оборудования,используемого в системе,общая стоимость системы также уменьшается.в связи с тем,что один и тот же PLD может быть использован в различных конструкциях, количество оборудования,используемого в системе, сократилось.компания может стандартизировать небольшое количество оборудования PLD без ущерба для функций,необходимых для каждого PCB.

Управлять небольшим количеством ПЛИС гораздо проще, чем множеством окон TL. Одна и та же ПЛИС может быть использована для нескольких печатных плат,тем самым уменьшая или даже устраняя необходимость во втором канале питания. перед проектированием проектной панели дизайнеры могут использовать программное моделирование, тем самым увеличивая шансы на успех.сейчас использование однофункциональных ИС управления питанием так же старомодно, как использование ТТЛ-затворов в прошлом. для проектирования современной сложной печатной платы требуется "ПЛИС управления питанием".Действительно,теперь это оборудование должно использоваться следующим образом: проектирование печатных плат.

использование индивидуально программируемых устройств управления питанием. Программируемые устройства управления питанием требуют программируемых аналоговых и цифровых компонентов для упрощения интеграции нескольких традиционных однофункциональных устройств управления питанием. разработчик может настроить программируемые аналоговые компоненты для управления комбинацией напряжений без необходимости специальной настройки, заводского программирования однофункционального устройства.

необходимо использовать программируемую цифровую часть устройства управления питанием для определения логики схема платы,которая сочетается с функциями программируемого контроля за питанием,чтобы добиться возврата к генерации,прерывания производства энергии и последовательность производства каждого источника.программируемый подход, основанный на программном обеспечении,позволяет аппарату управления питанием обеспечивать различные функции управления питанием для конкретных печатных плат.