新一代PCI背板电源管理需求

图1：采用TPS2342 PCI-X 2.0热插拔控制器的1.8V和3.3V VIO电压选择电路。它会在汇流排处于mode-2模式时，透过放大器驱动Q2和Q3，使+1.8V电压降为1.5V。

扩充槽VIO接脚与元件15VIS接脚之间的连线极为重要；由于它同时担任着电流感测和稳压感测等功能，所以在绕线时需特别注意。

若系统无法提供低电压电源，也能利用可程式交换式稳压器来提供VIO电压；例如使用可接受+12V输入电源的PTH05000 VRM稳压模组提供3.3V或1.5V电压，或是採用内建FET电晶体的TPS54310 SWIFT等交换式稳压元件。


热插拔电源控制

PCI和PCI-X可广泛用于各种平台、笔记型电脑、桌上型电脑、伺服器和工业系统。笔记型电脑和桌上型电脑大都以PCI做为内部资料汇流排；外部装置连线则采用USB、Firewire、PCMCIA、Cardbus或是Express Card。这些装置都有自己的电源管理和装置热抽换（Hot Swap）协定。

PCI和PCI-X也能在系统不关机时移除连接装置；这种热插拔（hot plug）功能是伺服器等高可用性（high-availability）系统，在不中断作业条件下进行维修服务的关键。设计人员必须利用系统驱动程式和硬件才能提供完整的PCI热插拔功能。

PCI热插拔扩充槽的插座与传统PCI扩充槽完全相同；它上面也有电路板内锁开关、电路板服务要求按钮、以及标准的电路板状态指示灯。电路板的管理与控制是由标准热插拔控制器（Standard Hot Plug Controller，SHPC）负责；它会监测扩充槽开关、命令扩充槽启动或关闭电源、启动或关闭汇流排开关、将资料绕过已关闭电源的扩充槽、以及管理扩充槽指示灯的灯号状态。另一颗称为热插拔电源控制器（Hot Plug Power Controller，HPPC）的功率模拟元件则会负责切换扩充槽电源。

HPPC可提供不同的电源和模拟功能；例如扩充槽开关的电压跳动消除（debouncing）和缓冲、电路板种类判断、选择适当的扩充槽VIO电压、切换扩充槽的+12V、+5V、+3.3V、Vaux和-12V电源、驱动扩充槽匯流排开关、以及驱动扩充槽指示灯。HPPC还可为每个汇流排电源提供限流功能，以防止故障电路板造成背板电源过载或电压下降。

TPS2363热插拔电源控制器可为PCI Express提供热插拔功能。这颗元件可以切换两个扩充槽的Vaux、+3.3V和+12V主电源、监测两个扩充槽的内锁和服务要求开关；它还能在任何电源发生过载时，立即切断扩充槽连线以保护电源不受损害。

面对实际问题

现代逻辑元件已能承受来自电源的大电流突波，开关速度更达到500ps以内。实际限流电路必须在必要时提供瞬间大电流，扩充槽电流达到危险水准一段时间后，也要能迅速切断扩充槽电源；否则激增的扩充槽电流可能导致背板电压下降，进而影响背板其它装置的正常作业。

电流感测零件和导线的布局也很重要。图2是电流感测电阻与HPPM之间的较佳连接方式。

图2：以Kelvin连线方式将电流感测电阻连接至电流感测电路，以避免大电流通过电路板线路时产生过多电压降。图中显示两种取代Kelvin连线的较佳方式。电路板的电流感测线路必须是间距极小的等长平行路径，以避免邻近大电流线路而产生磁耦合。为防止出现假的电流故障，设计人员应选择串联电感很小的电流感测电阻；这表示应避免使用含有钴、镍或铁的电阻。元件的3VS和3VIS接脚之间应连接一颗陶瓷电容，它能在假的电流故障出现时协助消除噪音。

针对高密度的电路板零件布局，工程师应选择能直接放在PCI插座之间的高密度单列式功率封装（inline power package）。举例来说，TPS2343就采用80只接脚的TVSOP封装，其接脚末端宽度不到8.5釐米。

未来展望

串列汇流排已开始出现在现代电子系统，并与传统并列汇流排分庭抗礼；这两种汇流排在短期内仍须携手共存。串列汇流排没有资料路径歪斜的问题，故能采用更弹性的绕线和连接座设计。接脚数目的减少使串列汇流排体积更为精巧；然而电源路径安排以及电源安全保护对于串列汇流排仍然极为重要。

半导体技术虽可将更多功能整合至更低成本元件，连接座和其它机械零件却日益昂贵。现在正是串列汇流排取代并列汇流排的转折点。虽然PCI Express成本已降至PCI-X的水准，未来还会更低；但是PCI、PCI-X 1.0和PCI-X 2.0仍拥有低成本、回溯相容性、和易于实作等优势，这也意味着它们仍将在市场上风光一段时间。