模块化的ATCA FRU电源管理架构 (2)

载荷电源管理控制器和载荷DC/DC转换器

      载荷电路决定了FRU中产生的电源电压数目。载荷电源由载荷集成电路决定上电和关闭的时序。为了确保可靠的操作，对所有的电压和电流都应该进行监控。发生故障时，监控信号应对电路板上的CPU发出报警信号，用IPMC记录故障。在极端的情况下，应该关闭用于载荷的电源，以免损坏整个电路板。

      载荷电源管理控制器的功能如下：管理电路板上的DC/DC控制器，即软启动、定序、跟踪、裕度和调整；产生所有电源相关状态和控制逻辑信号，即产生复位信号、指明过电压、欠电压和过电流(监控)和电压电流测量；针对ATCA，控制送入的主电源；针对AMC，短路电流保护和送入AMC的电源。

典型的载荷电源管理控制器实现

      平均来说，ATCA FRU有6到10个电压。上面列出的电源管理功能会很复杂，通常需要一个PLD或一个微控制器，除单功能电源管理集成电路，还要监控器、复位产生器和热插拔控制器。图2展示了典型的电源管理控制器块。在图的左上方为主电源(+12V)。

                                           图2：传统的电源管理控制。

      IPMC发出指令时，载荷电源控制块开启载荷电路电源。这个块还控制送入AMC的电源。通常用若干个热插拔控制器集成电路实现这个块。

      12V总线开启后，所有的DC/DC转换器都用一个方式打开，即满足载荷电路的定序或跟踪需求。电路板调试过程中，这些要求会发生变化，通常用IPMC或者PLD实现时序算法，这样就易于改变时序算法。

      电路板完全上电后对电压进行监控。发生电源故障时，在关闭整个电路板之前，中断主处理器并安全地终止当前工作。电源故障警告信号送至IPMC，用以更新管理器。如果电源故障很严重，IPMC会决定关闭载荷电源。

      在所有电源开启之后，复位产生器的用途是对CPU复位。管理器发指令时，也许要求IPMC复位CPU。IPMC主要的用途是实现PICMG3.0规范平台管理功能。为了符合规范，IPMC执行严格的协议、状态机和预定义指令的译码。片上ADC用来测量电路板上所有的电源和电流，并存入SDR。

      设计师经常使用IPMC微处理器提供的软件灵活性实现规定的载荷电源管理(PPM)功能，例如载荷电源定序、出现电源故障或者过电流故障时，启动关闭功能。在某些情况下，微处理器可通过DAC修整电源。

载荷电源管理中IPMC的缺点

      如前所述，IPMC的主要功能是执行规定的PICMG 3.0平台管理功能。应对IPMC软件进行完全的测试以保证电路板满足规范要求。一旦IPMC软件被认证，对软件的任何修改都要进行完全的测试。

      要分别对每个FRU设计进行测试，以确保符合IPMC。这是很耗时的事，因为要按照标准进行重复测试。电源管理算法也许要进一步修改以满足电路板上ASIC的新要求，这会导致修改IPMC软件，并对是否符合IPMC再次测试。

      在软件中监控故障增加了软件的开销，也许会减慢微处理器对通信协议的响应。这个应用还要求微处理器拥有片上多通道模拟复用的高精度ADC。根据载荷的情况，由于电源管理增加了代码长度，或许必须使用增加存储资源的更加贵的微处理器。