模塊化的ATCA FRU電源管理架構

載荷電源管理控制器和載荷DC/DC轉換器

載荷電路決定了FRU中產(chǎn)生的電源電壓數目。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?，對所有的電壓和電流都應該進(jìn)行監控。發(fā)生故障時(shí)，監控信號應對電路板上的CPU發(fā)出報警信號，用IPMC記錄故障。在極端的情況下，應該關(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、裕度和調整；產(chǎn)生所有電源相關(guān)狀態(tài)和控制邏輯信號，即產(chǎn)生復位信號、指明過(guò)電壓、欠電壓和過(guò)電流(監控)和電壓電流測量；針對ATCA，控制送入的主電源；針對AMC，短路電流保護和送入AMC的電源。

典型的載荷電源管理控制器實(shí)現

平均來(lái)說(shuō)，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，還要監控器、復位產(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：傳統的電源管理控制。

IPMC發(fā)出指令時(shí)，載荷電源控制塊開(kāi)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)現這個(gè)塊。

12V總線(xiàn)開(kāi)啟后，所有的DC/DC轉換器都用一個(gè)方式打開(kāi)，即滿(mǎn)足載荷電路的定序或跟蹤需求。電路板調試過(guò)程中，這些要求會(huì )發(fā)生變化，通常用IPMC或者PLD實(shí)現時(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電壓進(jìn)行監控。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前工作。電源故障警告信號送至IPMC，用以更新管理器。如果電源故障很?chē)乐?，IPMC會(huì )決定關(guān)閉載荷電源。

在所有電源開(kāi)啟之后，復位產(chǎn)生器的用途是對CPU復位。管理器發(fā)指令時(shí)，也許要求IPMC復位CPU。IPMC主要的用途是實(shí)現PICMG3.0規范平臺管理功能。為了符合規范，IPMC執行嚴格的協(xié)議、狀態(tài)機和預定義指令的譯碼。片上ADC用來(lái)測量電路板上所有的電源和電流，并存入SDR。

設計師經(jīng)常使用IPMC微處理器提供的軟件靈活性實(shí)現規定的載荷電源管理(PPM)功能，例如載荷電源定序、出現電源故障或者過(guò)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(guò)DAC修整電源。

載荷電源管理中IPMC的缺點(diǎn)

如前所述，IPMC的主要功能是執行規定的PICMG 3.0平臺管理功能。應對IPMC軟件進(jìn)行完全的測試以保證電路板滿(mǎn)足規范要求。一旦IPMC軟件被認證，對軟件的任何修改都要進(jìn)行完全的測試。

要分別對每個(gè)FRU設計進(jìn)行測試，以確保符合IPMC。這是很耗時(shí)的事，因為要按照標準進(jìn)行重復測試。電源管理算法也許要進(jìn)一步修改以滿(mǎn)足電路板上ASIC的新要求，這會(huì )導致修改IPMC軟件，并對是否符合IPMC再次測試。

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