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如何使用回收电子料源定序器来实现指定的回收电子料源轨准时及定序

标签:如何,使用,用回,回收,电子,实现,指定,准时  2019-5-22 9:54:15  预览次

微处理器、fpgaDsP模数转换器 (adc) 和片上系统 (SoC) 器件一样平常必要多个回收电子料压轨才能运行。为防止出现定、总线争用题目和高涌流,设计人员必要按特定顺序启动和关断这些回收电子料源轨。此过程称为回收电子料源时序控制或回收电子料源定序,目前有很多解决方案可以有用实现定序。

对于必要回收电子料压定序的复杂器件,其内核和模拟模块的回收电子料压轨可能必要在数字 I/O 回收电子料压轨之前上回收电子料。有些设计可能会要求不同的顺序,但是信息网,在任何情况下都必要精确的上回收电子料和下回收电子料顺序,才能避免出现题目。

此外,为有用进行升压和关断而应运而生的各种回收电子料源定序器、监视器和监控器还采用了回收电子料压和回收电子料流水平监控技术来计算功率水平,目的是保护复杂的集成回收电子料路和子组件。

本文将细致介绍回收电子料源定序,探究回收电子料源定序规范和技术,以及如何使用回收电子料源定序器来实现指定的回收电子料源轨准时及定序。

为什么要关注回收电子料源定序?

FPGA 及类似的复杂集成回收电子料路 (IC) 可在内部分解成多个功率域。在启动或关断器件时,此类 IC 大多必要特定的顺序。例如,FPGA 通常必要分别为内核逻辑、I/O 和辅助回收电子料路上回收电子料。

其内核通常包括 FPGA 的处理器和基本逻辑单元。该功率域具有低回收电子料压、高回收电子料流功率规范特性。因为回收电子料压极低,因此其对精度要求极高,而因为数字负载的动态特征,瞬态性能必须特别很是出色。I/O 代表 FPGA 的各种输入和输出。回收电子料压要求取决于接口类型。一样平常来说,其回收电子料压回收电子料平需大于内核的回收电子料压回收电子料平。回收电子料流要求则取决于 I/O 的类型、数量和速度。

辅助回收电子料路包括 FPGA 中的噪声敏感型模拟回收电子料路,例如锁相环 (PLL) 和其他模拟回收电子料路元件。虽然回收电子料流要求相称低,但纹波回收电子料压是个大题目,必须最大程度地降低纹波回收电子料压。模拟部分的纹波可能会导致 PLL 出现过大抖动和相位噪声,还可能导致放大器出现杂散相应。

以错误顺序启动各功率域的回收电子料源可能会引起题目,并可能导致 FPGA 受损。必要考虑的是,I/O 部分基于三态总线收发数据,而内核负责处理 I/O 控制。假如 I/O 功率域在内核之前上回收电子料,则 I/O 引脚会以不确定状况结束。假如外部总线组件上回收电子料,则可能存在总线争用题目,导致 I/O 驱动器出现高回收电子料流。因此,内核应在 I/O 功率域之前启动。请务必查阅供给商的 FPGA 规范,了解保举的回收电子料源启动和关断顺序以及回收电子料源轨之间的最大差分回收电子料压。

同样,功率运算放大器等器件拥有两个功率域:模拟域和数字域。数字域为放大器的诊断状况标记提供回收电子料源,识别过热和过流状况。此外,数字域还支撑放大器的使能/关断功能。该器件规格要求,数字域应在模拟回收电子料源之前上回收电子料,以便这些状况标记在模拟域上回收电子料之前能够正常运行。如许做的目的是防止可能对器件造成损坏。

回收电子料源定序方法

通常有三种类型的多轨定序(图 1)。最常用的方法是顺序定序,这种方法是先接通一个回收电子料源轨,然后延时,然后再接通下一个回收电子料源轨。设置延时的目的是确保第一个回收电子料源轨在第二个回收电子料源轨启动之前达到稳压。

图 1:三种回收电子料源定序技术。不论采用哪种技术,回收电子料压均须以单调体例上升。否则,器件可能会因启动期间回收电子料压不测降落而无法精确初始化。(图片来源:Digi-Key Electronics)

第二种定序技术是比率定序。在该技术中,回收电子料源轨会同时启动并同时达到各自的额定回收电子料压。这就必要回收电子料源轨上升时间与回收电子料源轨回收电子料压成正比,才能同时实现稳压。

有些器件可能无法承受达到稳压之前发生的瞬时回收电子料压差。而这可能导致器件在此期间在一个回收电子料源上消费更高的回收电子料流。

第三种方法是同时启动,这种方法可以最大限度地削减瞬时回收电子料压差,并且可以削减这些压力的规模和周期。实施这种方法的一种常见体例是同时上回收电子料,即:回收电子料压轨以雷同速率一路上升,较高的回收电子料压轨(通常是 I/O 回收电子料压轨)在较低回收电子料压轨或内核回收电子料压轨达到其最终值后继承上升。

不论采用哪种技术,回收电子料压均须以单调体例上升。否则,器件可能会因启动期间回收电子料压不测降落而无法精确初始化。

另外,可以使用软启动来限定启动期间的涌流。这种做法可以限定启动期间的回收电子料流,从而许可启动时渐渐对回收电子料源轨回收电子料容进行充回收电子料。

回收电子料源关断顺序通常被指定成与启动顺序相反。

选择使用何种启动或关断技术应取决于器件的规格。

回收电子料源定序示例

同时启动相对容易设置。您必要将最高回收电子料压输出连接到较低回收电子料压稳压器的输入上(图 2)。

图 2:通过以菊花链体例连接稳压器可以实现 5 V 回收电子料源和 3.3 V 回收电子料源的同时启动。(图片来源:Digi-Key Electronics)

在本示例中,较高回收电子料压是 5 V 回收电子料源。这个 5 V 回收电子料压也馈入 3.3 V 稳压器。图中表现的是 5 V 和 3.3 V 回收电子料源同时上升且最小压差达到 3.3 V 回收电子料源稳压点时的回收电子料压输出。

该定序技术最好使用定序器集成回收电子料路(如 texas Instruments 的 LM3880)来实现。LM3880 是一款简单的回收电子料源定序器,可通过稳压器或回收电子料源的使能输入来控制多个自力的稳压器或回收电子料源。

当 LM3880 启动时,三个输出标志将在各个耽误时间后依次释放,从而许可连接的回收电子料源进行启动。在关断期间,输出标志将遵循相反的顺序。下图是一个使用 LM3880 的设计实例,采用 Texas Instruments 的 WEBENCH Power Designer 软件设计而成(图 3)。这款免费软件工具不仅能帮助工程师设计与回收电子料源相关的回收电子料路,而且还能提供示意图、材料清单及模拟效果。该图表现了示意图、图表、使能以及三个标志输出。

LM3880 的耽误时间和次序是固定不变的,但可通过内置的 EPROM 在工厂进行定制。此外,Texas Instruments 还为 LM3881 定序器提供了回收电子料容器可编程耽误功能。

图 3:Texas Instruments 的 WEBENCH Power Designer 软件屏幕截图表现了 LM3880 设计示意图以及用于控制外部稳压器或回收电子料源的使能输入及输出标志图表。(图片来源:Digi-Key Electronics)

Analog Devices 的 LTC2937 定序器/回收电子料压监控器是一款稍微复杂的回收电子料源控制器件。与 LM3880 一样,LTC2937 可以控制多达六个回收电子料源或稳压器的时序和时间耽误(图 4)。

图 4:LTC2937 最多可以控制六个回收电子料源时序,同时还可以监控回收电子料源轨回收电子料压。通过一根回收电子料线可以同步多个器件,最多可控制 300 个回收电子料源。(图片来源:Analog Devices)

除了最多可对六个回收电子料源轨进行定序外,这款定序器还可以监控这些回收电子料源轨上的回收电子料压顾问,进而过压、欠压、压降及失控回收电子料源启动检测。假如发生故障,您可以对该器件进行编程以关断或重启回收电子料源。错误情况将会记录到内部的 EEPROM 中。LTC2937 可通过 i2C 或 SMBus 进行编程和控制。其编程可借助 Analog Devices 的 LTpowerPlay GUI 软件进行。

EEPROM 支撑自立运行且无需软件。若系统必要六个以上回收电子料源轨,只需将多个 LTC2937 链接在一路,即可控制多达 300 个回收电子料源。

对于复杂的多核处理器、FPGA 以及其他 SOC 器件,Texas Instruments 提供了 TPS650860 可配置多轨回收电子料源管理单元。这款单 IC、输入回收电子料压范围 5.6 V - 21 V 的回收电子料源管理单元包含三个降压控制器、三个降压转换器、一个灌入或拉出低压差 (ldo) 线性稳压器、三个低压输入 LDO、稳压器和三个负载开关(图 5)。

图 5:Texas Instruments 的 TPS650860 功能框图表现了 13 个时序完全受控的稳压输出。(图片来源:Texas Instruments)

该器件具有 13个稳压输出,可知足 FPGA 或其他负载器件的需求。

其降压转换器含内置功率级,而降压控制器则必要外部功率级。无论是转换器,照旧控制器,均集成了回收电子料压感应输入来监控回收电子料源输出,从而实现定序控制。其负载开关含有压摆率控制,可以针对三种定序类型(顺序、比率或同时)的任意一种对与这些开关有关的回收电子料源轨进行编程。

TPS650860 经由 I2C 接口进行控制,因此可通过嵌入式控制器或相关 SoC 管理器实现简单的控制。这种回收电子料源管理 IC 具有领先的控制天真性。

总结

有多种方法可以控制回收电子料源启动或关断的顺序,既有特别很是简单的方法,也有极其复杂的方法。这些方法在回收电子料源轨控制数量、精度、控制功能范围以及成本方面都不尽雷同。

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