TI工程師解析便攜媒體播放器的電源管理分組技術(shù)

引言
電源監控是鐵路信號的重要的監控系統。在此之前信號的電源監控系統基本上是采用單片機作為信號采集系統的核心。單片機監控系統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控相對獨立，對電源系統帶來(lái)了諸多不便，比如維護困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷椖颗涮组_(kāi)發(fā)了基于臺達PLC作為信號采集核心、臺達HMI觸摸屏作為操作和監視界面的電源監控系統。監控子系統與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )互連實(shí)現整合的經(jīng)濟實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號的電源監控系統。
2硬軟件系統設計
2.1硬件體系設計

圖1硬件體系設計
鐵路信號電源監控硬件體系設計參見(jiàn)圖1。系統規模：44個(gè)數字量輸入；1個(gè)數字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統配置如下：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)顯示采集數據、報警、報警上下限設定、采集數據顯示微調、報警數據顯示、歷史趨勢圖顯示等。PLC主要是采集數據并計算，由于考慮系統對模擬量采集的速度要求不是很高，為了節省成本，系統中使用了1個(gè)DVP04AD-H對39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現這個(gè)功能我們與廠(chǎng)家共同實(shí)驗開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對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。電源通訊卡主要負責把6塊電源模塊的數據匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數據，為實(shí)現這個(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)現了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設計
（1）系統功能設計：44個(gè)數字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數據采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報警；顯示報警畫(huà)面、報警信息、當前報警、報警頻次；報警上下限設定；數據微調功能，并且顯示微調值；歷史趨勢圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權限設定；以上有必要說(shuō)明的是數據微調功能，由于現場(chǎng)的一次測量元件測量會(huì )有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內是不變的，所以在程序當中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數值是消除誤差之后的值；
（2）系統結構設計分為HMI人機對話(huà)界面部分和PLC現場(chǎng)監控部分。HMI部分主要構架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機對話(huà)界面
PLC監控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；故障和報警；數字量采集顯示，故障判斷；
3工程調試
調試分時(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 )影響整體數據采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì )造成采集數據混亂，另外需要在兩次采集數據之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數據的重疊。對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值。微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；注意微調時(shí)可能會(huì )出現負值情況，所以要考慮負值的消除。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置好，包括站號設定，另外注意地址對應。故障和報警；因為報警點(diǎn)共有79個(gè)，很繁瑣，需要思路清晰。
4結束語(yǔ)
基于中達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(lèi)的產(chǎn)品，體現出單一技術(shù)平臺在集成工程中的一體化特點(diǎn)。bsp;PLC監控系統
1引言
電源監控是鐵路信號的重要的監控系統。在此之前信號的電源監控系統基本上是采用單片機作為信號采集系統的核心。單片機監控系統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控相對獨立，對電源系統帶來(lái)了諸多不便，比如維護困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷椖颗涮组_(kāi)發(fā)了基于臺達PLC作為信號采集核心、臺達HMI觸摸屏作為操作和監視界面的電源監控系統。監控子系統與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )互連實(shí)現整合的經(jīng)濟實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號的電源監控系統。
2硬軟件系統設計
2.1硬件體系設計

圖1硬件體系設計
鐵路信號電源監控硬件體系設計參見(jiàn)圖1。系統規模：44個(gè)數字量輸入；1個(gè)數字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統配置如下：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)顯示采集數據、報警、報警上下限設定、采集數據顯示微調、報警數據顯示、歷史趨勢圖顯示等。PLC主要是采集數據并計算，由于考慮系統對模擬量采集的速度要求不是很高，為了節省成本，系統中使用了1個(gè)DVP04AD-H對39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現這個(gè)功能我們與廠(chǎng)家共同實(shí)驗開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對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。電源通訊卡主要負責把6塊電源模塊的數據匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數據，為實(shí)現這個(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)現了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設計
（1）系統功能設計：44個(gè)數字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數據采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報警；顯示報警畫(huà)面、報警信息、當前報警、報警頻次；報警上下限設定；數據微調功能，并且顯示微調值；歷史趨勢圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權限設定；以上有必要說(shuō)明的是數據微調功能，由于現場(chǎng)的一次測量元件測量會(huì )有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內是不變的，所以在程序當中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數值是消除誤差之后的值；
（2）系統結構設計分為HMI人機對話(huà)界面部分和PLC現場(chǎng)監控部分。HMI部分主要構架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機對話(huà)界面
PLC監控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；故障和報警；數字量采集顯示，故障判斷；
3工程調試
調試分時(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 )影響整體數據采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì )造成采集數據混亂，另外需要在兩次采集數據之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數據的重疊。對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值。微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；注意微調時(shí)可能會(huì )出現負值情況，所以要考慮負值的消除。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置好，包括站

引言
電源監控是鐵路信號的重要的監控系統。在此之前信號的電源監控系統基本上是采用單片機作為信號采集系統的核心。單片機監控系統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控相對獨立，對電源系統帶來(lái)了諸多不便，比如維護困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷椖颗涮组_(kāi)發(fā)了基于臺達PLC作為信號采集核心、臺達HMI觸摸屏作為操作和監視界面的電源監控系統。監控子系統與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )互連實(shí)現整合的經(jīng)濟實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號的電源監控系統。
2硬軟件系統設計
2.1硬件體系設計

圖1硬件體系設計
鐵路信號電源監控硬件體系設計參見(jiàn)圖1。系統規模：44個(gè)數字量輸入；1個(gè)數字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統配置如下：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)顯示采集數據、報警、報警上下限設定、采集數據顯示微調、報警數據顯示、歷史趨勢圖顯示等。PLC主要是采集數據并計算，由于考慮系統對模擬量采集的速度要求不是很高，為了節省成本，系統中使用了1個(gè)DVP04AD-H對39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現這個(gè)功能我們與廠(chǎng)家共同實(shí)驗開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對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。電源通訊卡主要負責把6塊電源模塊的數據匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數據，為實(shí)現這個(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)現了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設計
（1）系統功能設計：44個(gè)數字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數據采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報警；顯示報警畫(huà)面、報警信息、當前報警、報警頻次；報警上下限設定；數據微調功能，并且顯示微調值；歷史趨勢圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權限設定；以上有必要說(shuō)明的是數據微調功能，由于現場(chǎng)的一次測量元件測量會(huì )有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內是不變的，所以在程序當中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數值是消除誤差之后的值；
（2）系統結構設計分為HMI人機對話(huà)界面部分和PLC現場(chǎng)監控部分。HMI部分主要構架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機對話(huà)界面
PLC監控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；故障和報警；數字量采集顯示，故障判斷；
3工程調試
調試分時(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 )影響整體數據采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì )造成采集數據混亂，另外需要在兩次采集數據之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數據的重疊。對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值。微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；注意微調時(shí)可能會(huì )出現負值情況，所以要考慮負值的消除。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置好，包括站號設定，另外注意地址對應。故障和報警；因為報警點(diǎn)共有79個(gè)，很繁瑣，需要思路清晰。
4結束語(yǔ)
基于中達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(lèi)的產(chǎn)品，體現出單一技術(shù)平臺在集成工程中的一體化特點(diǎn)。bsp;PLC監控系統
1引言
電源監控是鐵路信號的重要的監控系統。在此之前信號的電源監控系統基本上是采用單片機作為信號采集系統的核心。單片機監控系統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控相對獨立，對電源系統帶來(lái)了諸多不便，比如維護困難、界面顯示繁瑣等?；谝陨显虮卷椖颗涮组_(kāi)發(fā)了基于臺達PLC作為信號采集核心、臺達HMI觸摸屏作為操作和監視界面的電源監控系統。監控子系統與電源模塊通過(guò)工業(yè)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )互連實(shí)現整合的經(jīng)濟實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)的鐵路信號的電源監控系統。
2硬軟件系統設計
2.1硬件體系設計

圖1硬件體系設計
鐵路信號電源監控硬件體系設計參見(jiàn)圖1。系統規模：44個(gè)數字量輸入；1個(gè)數字量輸出；6個(gè)電源模塊；39路模擬量輸入。
控制系統配置如下：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)顯示采集數據、報警、報警上下限設定、采集數據顯示微調、報警數據顯示、歷史趨勢圖顯示等。PLC主要是采集數據并計算，由于考慮系統對模擬量采集的速度要求不是很高，為了節省成本，系統中使用了1個(gè)DVP04AD-H對39路模擬量進(jìn)行了分時(shí)采集，為了實(shí)現這個(gè)功能我們與廠(chǎng)家共同實(shí)驗開(kāi)發(fā)了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)電路，對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。電源通訊卡主要負責把6塊電源模塊的數據匯總并且通過(guò)RS484接口以MODBUS協(xié)議與PLC通訊，使PLC采集得到6塊電源模塊的數據，為實(shí)現這個(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)現了通訊，電源模塊的信息得到了采集。
2.2軟件體系設計
（1）系統功能設計：44個(gè)數字量采集顯示，故障判斷；6個(gè)電源模塊的數據采集顯示、顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；39路模擬量顯示、并判斷上下限報警；顯示報警畫(huà)面、報警信息、當前報警、報警頻次；報警上下限設定；數據微調功能，并且顯示微調值；歷史趨勢圖顯示；不同畫(huà)面開(kāi)啟權限設定；以上有必要說(shuō)明的是數據微調功能，由于現場(chǎng)的一次測量元件測量會(huì )有誤差，而且此誤差是固定的，短時(shí)間內是不變的，所以在程序當中增加這部分功能，使最終顯示出來(lái)的數值是消除誤差之后的值；
（2）系統結構設計分為HMI人機對話(huà)界面部分和PLC現場(chǎng)監控部分。HMI部分主要構架參見(jiàn)圖2。

圖2HMI人機對話(huà)界面
PLC監控部分主要包括：電源模塊通訊；分時(shí)采集40路模擬量，每次采集4路；對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值，顯示電源模塊的工作狀態(tài)并判斷報警；微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；故障和報警；數字量采集顯示，故障判斷；
3工程調試
調試分時(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 )影響整體數據采集的時(shí)間，過(guò)小會(huì )造成采集數據混亂，另外需要在兩次采集數據之間加一段間隔時(shí)間，避免兩組數據的重疊。對采集的模擬量根據量程進(jìn)行計算得出顯示值。微調值計算，顯示值微調，并做負值消除；注意微調時(shí)可能會(huì )出現負值情況，所以要考慮負值的消除。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(huà)題。在電壓升降過(guò)程中，數字信號處理器(DSP)、現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)和微處理器等器件對電源的順序和電壓都有著(zhù)不同的要求。系統設計師要更充分的發(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(cháng)期可靠性的問(wèn)題。

如果電源定序不當，系統設計的可靠性就會(huì )降低，同時(shí)也會(huì )破壞系統內的靜電釋放(ESD)保護功能。尤其是當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。因為當芯片長(cháng)期處于電源定序不當的系統中，就會(huì )縮短其生命周期，甚至會(huì )引發(fā)電路鎖存效應。

鎖存效應通常發(fā)生在電壓和電流超過(guò)器件的正常操作水平時(shí)。當系統帶有數字轉換器和存儲器等外圍器件時(shí)，配備專(zhuān)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，從而幫助系統設計師避免鎖存效應：使能管腳_T(Enable_T)(已編程時(shí)序)；I2C；外部使能管腳。

根據處理器/控制器的不同功能和系統的不同需求，設計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。

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

如果系統設計師已開(kāi)發(fā)出了固件，那么I2C功能的應用將會(huì )是最廣泛的。而具備客戶(hù)化已編程時(shí)序的系統在設計時(shí)就無(wú)需考慮復雜的軟件或硬件，因為系統可以自動(dòng)給穩壓器上電。

可編程電源定序的使能管腳

1．定時(shí)

LP3906/LP3907使系統設計師可以非常靈活地定時(shí)控制不同穩壓器，直至它們上升到各自默認的編程電壓水平。有了EN_T管腳，系統設計者就可以利用芯片內置的預設斜波延時(shí)的功能，這對于處理器或存儲器定時(shí)的系統非常有用。

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(chǎng)可編程功能。系統設計師可以對指定延時(shí)進(jìn)行編程，然后將使能管腳(EN_T)線(xiàn)拉高啟動(dòng)電源定序功能。

表1顯示穩壓器延時(shí)情況。延時(shí)期間，穩壓器開(kāi)始啟動(dòng)直至上升到默認編程電壓水平。當然，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。

系統設計師應當注意的是，當使能管腳EN_T從低向高切換時(shí)，無(wú)論穩壓器是否已啟動(dòng)，它都將按照預設的延時(shí)時(shí)序運行。所以我們建議，應從外部調低穩壓器的使能管腳，從而防止穩壓器在使能管腳EN_T被切換之前上升到默認編程電壓。

請注意，使能管腳EN_T被調高時(shí)，只能通過(guò)I2C控制來(lái)禁用每一個(gè)穩壓器。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壓器狀態(tài)?？梢酝ㄟ^(guò)I2C按照如下方式控制電源管理單元PMU：

啟用和禁用穩壓器；

設置使能管腳EN_T通電和斷電情況下的預設延時(shí)時(shí)序；

動(dòng)態(tài)改變穩壓器的電壓；

迫使降壓穩壓器進(jìn)入PWM模式。

如果設計師想節省斷路IQ電流，最好是通過(guò)軟件來(lái)控制芯片，因為控制器能夠通過(guò)I2C與PMU通信。設計者可以要求穩壓器的出廠(chǎng)設置為OFF(關(guān))，這樣就無(wú)需在外部使能管腳上使用上拉電阻。穩壓器可以通過(guò)軟件使能來(lái)輕松加電。

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

I2C還可以為系統設計師對系統中出現的故障進(jìn)行主動(dòng)監控。任何一個(gè)穩壓器停滯或失調，控制寄存器就會(huì )出現故障，而且被系統微處理器識別。因此設計師可以根據發(fā)出的故障信號類(lèi)型(如，熱過(guò)載信號)采取適當的防范措施。

通過(guò)軟件，電源管理單元PMU就變成了一款多用途芯片，能夠處理系統設計師對任何電源定序的需求。

如果系統設計師只需要基本的、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。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)系統控制器設定GPIO來(lái)實(shí)現。

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

本文小結

根據系統對電源定序的不同需求，系統設計師會(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計師規避成本高昂的鎖存效應。LP3906/LP3907的用途非常廣泛，可提供系統控制功能，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控等。