模塊化的ATCA FRU電源管理架構(gòu)

ATCA FRU模塊化電源管理

模塊化ATCA FRU電源管理具有許多優(yōu)點(diǎn)，主要包括能夠縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，快速適應(yīng)工作環(huán)境的變化，降低成本，并增加軟件和硬件以及整個(gè)系統(tǒng)功能的可靠性。

圖3的解決方案是對圖2所示的電源管理控制的修改。在此方案中，IPMC只執(zhí)行平臺(tái)管理功能，指導(dǎo)Power1220實(shí)現(xiàn)所有的PPM功能。

圖3 模塊化ATCA FRU電源管理：IPMC + Power1220。

這個(gè)方塊圖分成3個(gè)部分：IPMC(用微控制器實(shí)現(xiàn))；可編程電源管理控制器(采用Power1220)；FRU載荷電路，DC/DC轉(zhuǎn)換器和MOSFET。

Power1220使用片內(nèi)48個(gè)宏單元CPLD實(shí)現(xiàn)子模塊功能，如圖中的FRU載荷電源管理 Power1220所示。送入子模塊載荷電源直接控制MOSFET的開啟或關(guān)閉。ATCA電路板的典型功耗是100W或更多一些。為了滿足電源要求，12V的總線應(yīng)該能夠提供8A的電流。為了確保大電流通過，PPM必須使MOSFET工作在安全區(qū)，這個(gè)功能由多個(gè)熱插拔控制器集成電路來實(shí)現(xiàn)。

片內(nèi)PLD實(shí)現(xiàn)電源定序和跟蹤功能，控制所有DC/DC轉(zhuǎn)換器的開啟、關(guān)閉定序。在調(diào)試階段經(jīng)常會(huì)改變定序算法，這可以通過改變狀態(tài)機(jī)的代碼來實(shí)現(xiàn)。

用片上的10位ADC并通過I²C 總線，IPMC能測量所有的電壓和電流。Power1220提供多個(gè)數(shù)字反饋控制環(huán)和DAC支持多達(dá)8個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的調(diào)整和裕度。

用24個(gè)片上可編程閾值(典型值 0.2%)比較器監(jiān)控多達(dá)12個(gè)電源過電壓和欠電壓故障。這個(gè)功能整合了許多監(jiān)控集成電路的功能。因?yàn)槊總€(gè)比較器的閾值是可編程的，可用來監(jiān)控各種電壓而無需外部的分壓器。復(fù)位產(chǎn)生器用相同的可編程閾值比較器產(chǎn)生CPU復(fù)位信號和片上定時(shí)器提供復(fù)位脈沖持續(xù)時(shí)間功能。

PPM的中斷命令塊將IPMC的命令轉(zhuǎn)成針對前面描述的每個(gè)塊的多個(gè)控制信號。例如，執(zhí)行開啟電源指令要求下面一些功能：開啟電源(+12V)送至MOSFET；一旦電壓到達(dá)閾值，開啟DC/DC轉(zhuǎn)換器，針對該FRU遵循所要求的電源定序規(guī)則；倘若上電時(shí)電源有故障，立即關(guān)閉所有的電源并告知IPMC有故障；所有電源開啟后，產(chǎn)生冷復(fù)位；上電后，有時(shí)這個(gè)信號要求脈沖持續(xù)100毫秒；發(fā)送“成功”狀態(tài)響應(yīng)至IPMC。

Power1220有24個(gè)可編程閾值比較器的12個(gè)模擬輸入、6個(gè)數(shù)字輸入、20個(gè)輸出(包括4個(gè)電荷泵MOSFET驅(qū)動(dòng)器)、擁有8個(gè)數(shù)字閉環(huán)控制塊的8 DAC，以及片上可編程定時(shí)器以實(shí)現(xiàn)所有如圖3所示的PPM功能。