簡介

電子系統(tǒng)在所有行業(yè)中變得越來越復雜已經(jīng)不是什么秘密了。這種復雜性如何滲透到電源設計中并不那么明顯。例如，通常通過使用ASIC，FPGA和微處理器來解決功能復雜性，以便以更小的形式因子來豐富應用特征集。這些設備為電力系統(tǒng)提供不同的數(shù)字負載，需要在各種功率水平范圍內(nèi)提供各種電壓軌，每個電壓軌具有高度個性化的軌道容差。同樣，正確的電源啟動和關閉順序非常重要。電路板上電壓軌數(shù)量的增加使得電源系統(tǒng)序列設計和調(diào)試隨著時間的推移呈指數(shù)級復雜化。

可擴展性

應用板所需的電壓軌數(shù)量是董事會復雜性的一個功能。電源設計人員可能面對僅需要10個電壓軌的電路板，以及需要200個電壓軌的電路板。音序器設備通常在16個軌道上方占優(yōu)勢，并且設計為可以輕松應用到該數(shù)量。一旦軌道數(shù)量超過單個定序器支持的數(shù)量，復雜性就會迅速增加，需要設計人員了解每個定序器的變化，以及如何在復雜系統(tǒng)中進行組合。

通常，多個定序器在高計數(shù)電壓軌系統(tǒng)中級聯(lián)，這是一項非常重要的任務。在級聯(lián)系統(tǒng)中，復雜性隨著電壓軌數(shù)量的線性增加呈指數(shù)增長。設計人員采用了級聯(lián)定序器的創(chuàng)新方法來降低復雜性，例如使用乒乓機制或通過專用數(shù)字信號共享故障和電源良好狀態(tài)。雖然這些解決方案足夠用于相對簡單的序列，但它們很快就會在偏離簡單上電/斷電排序的系統(tǒng)中變得難以維持。

ADM1266通過真正的可擴展性解決了復雜性問題。它是ADI超級序列發(fā)生器?系列器件的最新成員。連接多個ADM1266設備需要使用專用的雙線設備總線（IDB）進行通信。每個ADM1266都能夠監(jiān)控和排序17個電壓軌，只要所有設備連接到相同的IDB，就可以并聯(lián)多達16個ADM1266設備來監(jiān)控和排序257個電壓軌。

ADM1266使用單個主器件，其中ADM1266器件作為從器件。這些器件采用并行架構，其中連接到IDB的每個ADM1266都轉換到相同的下一個狀態(tài)，具體取決于系統(tǒng)條件，確保總線上的每個ADM1266都處于同步狀態(tài)。總線通信是透明的，因此設計人員的體驗與為16個ADM1266器件創(chuàng)建單個ADM1266的序列相同。該系統(tǒng)的一個顯著優(yōu)點是設計人員只需要學習如何將一個設備用于簡單和復雜的設計，從而消除不同設備的多個學習曲線。級聯(lián)多個設備就像將它們連接到相同的IDB一樣簡單，如圖1所示。

基于事件的排序

現(xiàn)代序列發(fā)生器必須做的不僅僅是監(jiān)視電壓軌，它們還必須對數(shù)字信號作出反應。傳統(tǒng)的基于時間的序列發(fā)生器具有固定的信號，具有專用的結果和有限的功能。

讓我們舉一個帶有可選子板的主板的例子。由定序器監(jiān)視子卡檢測信號：當存在該信號時，定序器調(diào)出子卡上存在的電壓軌;當信號不存在時，定序器繼續(xù)主板順序程序，以電源良好狀態(tài)結束。在大多數(shù)傳統(tǒng)的定序器上不能獲得這種子卡檢測信號。此外，此類要求會根據(jù)應用而變化，并可通過通用輸入輸出引腳（GPIO）進行尋址。

另一個示例涉及為ASIC和FPGA供電，其中系統(tǒng)要求ASIC完全在FPGA上電之前上電并運行。在這種情況下，定序器按順序調(diào)出ASIC電源，然后等待來自ASIC的數(shù)字電源良好信號。一旦ASIC電源良好信號被置位，它就會在繼續(xù)為FPGA供電之前等待100 ms。需要基于事件的定序器來生成此復雜序列。在具有多個定序器的系統(tǒng)中，重要的是一個設備上的事件信息與電路板上的其他設備共享，以便它們協(xié)同工作。

電壓監(jiān)視器OV和UV比較器，數(shù)字信號如來自IDB的GPIO和PDIO，定時器，變量和消息都會進入功能豐富的ADM1266序列引擎并觸發(fā)事件。用戶可以輕松創(chuàng)建復雜的狀態(tài)機，監(jiān)視各種事件并采取適當?shù)拇胧?/p>

加速系統(tǒng)設計

傳統(tǒng)上，使用單個定序器設計電源排序系統(tǒng)的用戶體驗與需要多個定序器的系統(tǒng)的用戶體驗大不相同。也就是說，具有16個電壓的單個定序器的設計通常很簡單：設計人員使用軟件圖形用戶界面（GUI）來配置每個電壓軌及其排序。該過程通常是針對16個軌道重復的手動選擇/設置過程。現(xiàn)在設想一個帶有五個音序器和80個軌道的設計。使用GUI手動配置80個磁道非常耗時且容易出現(xiàn)人為錯誤。設計人員還必須確定如何最好地級聯(lián)多個器件，并將五個定序器的資源分配給80個電壓軌。大多數(shù)軟件輔助設計工具實際上并沒有幫助。用戶必須了解定序器IC的特定功能，并明確告訴它通過GUI做什么，為每個項目創(chuàng)建一個相當陡峭的學習曲線。

ADM1266采用不同的方法。它使用基于PC的ADI Power Studio ?進行配置和調(diào)試，它不僅可以配置ADM1266的各種設置。 ADI Power Studio是一個完整的開發(fā)和調(diào)試工具，可幫助設計人員實現(xiàn)穩(wěn)健的序列。它使設計人員能夠以比傳統(tǒng)GUI更高的水平接近電力系統(tǒng)。例如，內(nèi)置向導使設計人員能夠在幾分鐘內(nèi)設置和配置80個電壓軌，如果手動完成，則需要幾個小時的任務。圖2和圖3顯示了接口的一些示例。

設計人員首先創(chuàng)建一個虛擬狀態(tài)機來滿足系統(tǒng)要求。在單個定序器設計（≤17個軌道）中，GUI的虛擬狀態(tài)機簡單地匹配定序器的狀態(tài)機。隨著更多的序列發(fā)生器被添加，虛擬狀態(tài)機偏離了各個定序器狀態(tài)機，在狀態(tài)機中需要額外的步驟，因為設備彼此傳遞各種事件。

例如，設計人員監(jiān)控定序器1上的兩個電壓軌和定序器2上的兩個電壓軌。設計要求如果四個電壓軌中的任何一個發(fā)現(xiàn)故障，則一切都會關閉。實際上，由于有兩個設備，它們必須在它們之間共享故障信號。系統(tǒng)的虛擬狀態(tài)機和各個設備的狀態(tài)機如圖4所示。

隨著軌道數(shù)量和排序要求變得更加復雜，系統(tǒng)的虛擬狀態(tài)機和設備級別的狀態(tài)機越來越偏離。設計師知道他或她想要發(fā)生什么，但必須讓序列發(fā)生器協(xié)同工作以實現(xiàn)它，這是一個耗時且通常有錯誤的過程。 ADI Power Studio可自動完成大部分狀態(tài)機創(chuàng)建過程。用戶使用GUI設計虛擬狀態(tài)機，而ADI Power Studio中的編譯器處理各種序列發(fā)生器之間通信的復雜性。這使設計人員能夠使用靈活，直觀的過程創(chuàng)建復雜的狀態(tài)機。

強大的調(diào)試工具

在任何復雜系統(tǒng)的開發(fā)過程中，錯誤都會自然發(fā)生。理想情況下，大多數(shù)錯誤在開發(fā)過程中出現(xiàn)并被消除，但有些錯誤會滲透到生產(chǎn)中。無論哪種方式，系統(tǒng)設計人員都必須擁有快速識別故障并進行更改以解決故障的工具，因為設計人員通常比純設計花費更多時間進行調(diào)試。典型故障包括失效的電壓軌和邏輯電平錯誤的信號。

讓我們繼續(xù)舉例說明帶有80個電壓軌的電路板，其中一個電源軌在設計階段失效并不少見。失敗可能是組件級別或配置級別的設計缺陷。無論哪種方式，確定問題始于識別棘手的鐵路。問題在于，在典型的序列中，如果任何電壓軌出現(xiàn)故障，則定序器會關閉所有電壓軌。這種關閉行為盡管在生產(chǎn)級產(chǎn)品中很強大，但在設計階段會妨礙調(diào)試，因為整個系統(tǒng)的故障會隱藏故障。設計師無法看到森林的樹木。設計人員不太可能同時監(jiān)視所有80個軌道，因此在失敗時幾乎不可能識別出有罪的軌道。

在理想的調(diào)試系統(tǒng)中，一旦發(fā)現(xiàn)容易出現(xiàn)故障的電壓軌，其他電壓軌保持供電，以便在系統(tǒng)的其余部分保持活動狀態(tài)時可以觀察到有問題的軌道的行為。雖然強制修改序列配置可以實現(xiàn)這一目標，但打破序列調(diào)試序列是一種麻煩的方法。

ADI Power Studio和ADM1266具有軟件設計環(huán)境中常見的高級調(diào)試工具。簡化調(diào)試過程。第一個調(diào)試工具以斷點的形式出現(xiàn)，其中序列在特定狀態(tài)下停止前進。在具有多個ADM1266設備的系統(tǒng)中，所有ADM1266設備都將通過狀態(tài)機進行轉換，并在具有用戶定義斷點的狀態(tài)開始時停止。序列中的暫停使設計人員能夠調(diào)試發(fā)生故障的電壓軌或驗證信號未達到正確邏輯電平的原因。

設計人員還可以通過將斷點應用于所有狀態(tài)來逐步執(zhí)行序列。單步執(zhí)行的一個應用是在啟用之前檢查電壓軌的預偏置啟動。設計人員可以單步執(zhí)行電源序列，以查看是否有任何可能被禁用的軌道在其輸出端具有電壓 - 如ADI Power Studio的監(jiān)視器窗口部分所示。圖5顯示了用戶定義斷點的示例。

另一個調(diào)試工具是黑盒記錄功能，其中ADM1266在觸發(fā)時拍攝所有電壓監(jiān)控和數(shù)字引腳狀態(tài)的快照通過一個關鍵事件。觸發(fā)黑盒后，它會記錄諸如事件發(fā)生時的狀態(tài)，先前的良好狀態(tài)，事件發(fā)生的時間，部件通電的次數(shù)以及發(fā)現(xiàn)故障等信息。這有助于設計人員精確定位故障和快速診斷原因。

黑盒功能在捕獲生產(chǎn)應用程序中的故障條件，協(xié)助維護和升級方面發(fā)揮著關鍵作用。它還可以用作開發(fā)中的調(diào)試工具。例如，當設計面臨熱室測試或機械測試時，使用臺式實驗室設備進行探測是不可能的，而黑盒可以捕獲故障以供日后查看。圖6顯示了黑盒記錄的屏幕截圖。

結論

為了解決日益復雜的電源排序要求，解決方案必須具有可擴展性，功能豐富且直觀。 ADI Power Studio和ADM1266 17通道序列發(fā)生器通過高級設計和調(diào)試工具滿足這些條件，縮短了開發(fā)和調(diào)試時間。這使設計人員能夠將更多時間用于創(chuàng)新并生成可靠的解決方案。