《電子技術應用》
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超大規模復雜嵌入式系統智能電源健康管理方案的研究與實現
電子技術應用
雷志廣1,邢磊2,雷志軍2
1.中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇所; 2.中國電子科技集團公司第五十八研究所
摘要: 隨著嵌入式系統朝著多元化的方向發展,以及技術的不斷進步和應用需求的不斷增長,嵌入式系統的硬件平臺也呈現出多元化的發展趨勢。從最初的簡單處理器,到現在的多核處理器、FPGA、ASIC等,嵌入式系統的硬件平臺越來越復雜。電源完整性面臨著嚴峻的挑戰,伴隨著嵌入式系統的電源通道越來越多、功耗急劇增加、上電時序要求苛刻和復位信號分類復雜,智能數字電源健康管理單元顯得越來越重要。基于TI公司的數字電源上電順序控制電路UCD9090、數字PWM系統控制電路UCD9244實現14路電源上電順序控制、電壓監控、溫度監控、復位信號及配置信號的控制。此方案與傳統智能數字電源健康管理方案相比控制靈活、實現簡單,且無需編寫復雜代碼,其在系統中的應用縮減了產品的上市時間。
中圖分類號:TP39 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244944
中文引用格式: 雷志廣,邢磊,雷志軍. 超大規模復雜嵌入式系統智能電源健康管理方案的研究與實現[J]. 電子技術應用,2025,51(1):86-93.
英文引用格式: Lei Zhiguang,Xing Lei,Lei Zhijun. Research and implementation of intelligent power supply health management scheme for super large scale complex embedded system[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(1):86-93.
Research and implementation of intelligent power supply health management scheme for super large scale complex embedded system
Lei Zhiguang1,Xing Lei2,Lei Zhijun2
1.510 Institute, the 5th Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation; 2.The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract: With the diversified development of embedded systems, continuous technological advancements and the increasing demand for applications, the hardware platforms of embedded systems are also showing a diversified trend. From the initial simple processors to the current multi-core processors, such as FPGAs, ASICs and so on, the hardware platforms of embedded systems have become increasingly complex. Power integrity, especially, faces severe challenges as the number of power channels in embedded systems increases, power consumption surges, power-on timing requirements become more stringent, and reset signal classification becomes more complex. Therefore, intelligent digital power health management units have become increasingly important. This paper implements 14-channel power-on sequence control, voltage monitoring, temperature monitoring, reset signal and configuration signal control based on TI's digital power on-sequence control circuit UCD9090 and digital PWM system control circuit UCD9244. Compared with traditional intelligent digital power health management solutions, this scheme offers flexible control, simple implementation, and requires no complex coding. The application of this solution in the system has shortened the product's time to market.
Key words : embedded systems;power supply health management;intelligent digital power supply;UCD9090;UCD9244

引言

隨著嵌入式系統的硬件平臺呈現出多元化的發展趨勢,從最初的簡單處理器,到現在的FPGA、ASIC、多核處理器、多核異構處理器、MPSOC等,嵌入式系統的硬件平臺越來越復雜。電源完整性面臨著嚴峻的挑戰,尤其電源通道越來越多、功耗急劇增加、上電時序要求苛刻、復位信號分類復雜,從而導致智能數字電源健康管理單元顯得越來越重要[1]。傳統智能數字電源健康管理單元方案一般采用一個MCU、CPLD或CPU作為主處理器[2],配套AD采集、運放、Flash及顯示等外設,并通過編寫代碼利用輪詢、中斷等方式實現對特殊事件的及時處理功能,如及時檢測周邊溫度、過壓、欠壓、過流及省電模式等,有時還需實時檢測并顯示出來,且支持將錯誤事件進行實時記錄。如此一個復雜健康管理系統對硬件及軟件的要求極高、開發難度大[3],從而導致大多數設計師放棄了智能數字電源健康管理單元,導致系統對異常事件處理能力喪失,甚至導致整個系統燒毀[4]。

基于以上傳統智能數字電源健康管理單元的缺點,本文提出基于TI公司的數字電源上電順序控制電路UCD9090、數字PWM系統控制電路UCD9244實現多路電源電壓輸出控制、上電順序控制[5]、電壓監控、溫度監控、復位信號和配置信號的控制及異常事件記錄log功能。此方案與傳統智能數字電源健康管理方案相比此方案控制靈活、實現簡單,無需編寫代碼,并且可以通過PMBUS接口實時交互數據并圖形化顯示電壓、電流、溫度及功耗。此方案在系統中的應用縮減了產品的上市時間,并使硬件系統及軟件系統極度簡化[6],提升了系統的可靠性及穩定性。


本文詳細內容請下載:

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作者信息:

雷志廣1,邢磊2,雷志軍2

(1.中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇所,甘肅 蘭州 730000;

2.中國電子科技集團公司第五十八研究所,江蘇 無錫 214000)


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