基于CPCI的嵌入式系统电源设计

2011-10-30 11:22:00来源: 互联网
1 引言

  嵌入式系统广泛应用于控制和通信领域。而这些系统运行速度高,系统较复杂,常常集成超大规模FPGA器件、DSP器件、DDR存储器以及各种接口电路。这对电源的输出电压值、功耗、电压精度、上电顺序以及电源完整性提出更高的要求。这里介绍一种基于CPCI嵌入式单板计算机电源的设计方案。该设计主要应用于航空设备和军用车载设备。

  2 系统电源需求分析与器件造型

  图1为系统整体结构框图。该系统由CPU和与其相连的DDR储存器、PCI接口、时钟、电源、EBC总线以及外部接口电路组成。CPU采用AMCC公司的PowerPC 440EPx。

 

 

 

  2.1 系统电源需求

  该系统电源较复杂,有多达8种不同的电源电压值,其中5 V和3.3 V由CPCI机箱提供。5 V供给DC/DC器件降压以产生其他电源电压,同时给1553总线的变压器供电。3.3 V是系统主电源,包括USB PHY、时钟器件、FPGA和CPU以及PCI桥器件(PLX6466)的I/O部分等。其他电源电压都是由5V或3.3 V经电源器件降压得到。

  表1、2分别为CPU和PCI桥器件的功耗需求,CPU器件对上电顺序没有要求。其中VDD 1.5 V是PPC440EPx的内核电压,SOVDD是CPU的DDR2接口电源;1.8 V为PCI桥的内核电压,VDDIO是PCI桥的接口电源。

 

 

 

  该系统采用DDR2作为内存,使用4片Micron公司的MT47H64M16,容量为512 MB。每片DDR2器件的内核、接口和DLL的电源电压都是1.8 V,最大电流为440 mA。另外需特别注意DDR2的VREF以及地址和控制信号的端口接电压VTT,其电压值都是0.9 V。其中,VREF对容差的要求非常严格(小于2%),不过其对电流的要求较小。而对VTT不仅有严格的容差要求,而且还要求其能在瞬间输出或吸收很大的电流。同时,VREF岍要随着VDD的变化而变化,VTT也要跟踪VREF的变化。通常的LDO难以完成这样的工作,必须采用专用的DDR端接电源器件。

  该系统使用Spartan3型FPGA器件XC3S200实现1553收发器以及一些接口电路的设计。该器件使用3个电压内核电压VCCINT(1.2 V),辅助电压VCCAUX(2.5 V)以及接口电压VCCO(3.3 V)。FPGA内部有上电复位电路,只有当这3个电源信号都达到各自门限电压,才释放该复位信号。因此,对这3个电源信号的上电顺序没有要求。不过,如果 VCCINT先于VCCAUX上电,则会在上电时额外增加几百毫安的瞬时电流。估计FPGA器件功耗可采用基于电子数据表的工具XPower  Estimator(XPE)或在ISE下直接调用XPower。系统利用XPower软件估计出该设计功耗需求:VCCINT为50 mA,VCCAUX为10 mA。系统使用两片88E1111作为千兆以太网的PHY器件,该器件以2.5 V为砌电压(410 mA),1.0 V为内核电压(250 mA)。除上述集成电路外,系统还有诸如串行接口、USB接口、时钟等电路,但功耗都较低。从分析可知:1.5 V和1.8 V需要使用大功率的电源器件,DDR2的电源需要专用的电源器件,其他电压的功率要求较小。

  2.2 电源器件选型

  电源器件主要分为线性稳压器和DC/DC转换器两大类型。LDO属于线性稳压器主要应用于输人和输出压差较小的场合,其特点是:成本低、噪音低、静态电流小、需外接元件少,但其转换效率不是很高,且输出电流一般不是很大。DC/DC转换器的转换效率高、输出大电流、静态电流小。但由于采用PWM控制,其开关噪音较大,成本也相对较高。且外接电路较复杂,一般都需外接开关管、电感及电容。许多新型 DC/DC将开关管集成到器件内部.因此只需外接电感和滤波电容。

  根据电源器件的特点,以及对系统电源需求的分析,这两种类型的电源器件在该系统都得到使用。但为简化设计、便于批量生产和物料管理,该系统只使用3个不同型号的电源器件,分别是:LT3501、LDO器件TPS51100和TPS74801。其中,功耗需求较大的1.5 V和1.8 V电源电路采用LT3501实现;DDR2的端接电源和参考电源由器件TPS51100提供;系统的其他电源由TPS74801提供。

关键字:CPCI  嵌入式  电源

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/1030/article_12720.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
CPCI
嵌入式
电源

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved