计算机外设的电源管理

需要根据设计更改的需要而改变。

.包含CPU等复杂芯片的电路板通常在I/O电压初始化前需要一个稳定的内核电压

分立设计的限制

这些挑战如何解决？传统的设计PCIe卡电源管理的方法是使用一个分立的解决方案。图4说明了这样一个方法，热插拔控制器、定序器、监控器、复位发生器和看门狗定时器都单独实现。然而，这种方法有严重的缺点。分立的实现方案需要研究数据手册，以便从广泛的器件中进行选择。分立的设计不灵活，因为任何设计上的变化或者一个不同的应用，都将需要不同的分立器件组合。依靠R/C网络建立的时序和控制电路，它们的时序将会随着元器件、使用时间和电源电压的变化而改变。最后，由于来自多个厂商的器件之间的互操作性问题，导致分立设计对诸如意外拔出等故障情况的响应速度慢。

图4--电源管理的分立实现

集成的解决方案

电源管理集成到一个系统能显著降低成本，不仅可以提供所有电源管理功能，而且避免了相同功能的重复实现。共享资源的功能可以合并。例如，多个电压监控器、定序器、热插拔控制器、复位发生器集成电路和微调和裕度的功能，可以使用一块集成电路实现。一个非常精确的带隙基准可以由多种功能共享，进一步降低成本而不牺牲准确性和可靠性。更重要的是，集成将消除分立解决方案中的通信时间延迟。可以在几十微秒内实现故障响应，而不是使用微处理器监控的系统通常所需的几百毫秒。微调、裕度和电压测量可以通过添加一个ADC和一个DAC轻松实现。

ASIC可以结合一些电源管理所需的分立器件。但是，它们通常需要一些额外的集成电路，包括一个微处理器来实现解决方案，并且还包括一些不属于该应用所需的功能。此外，基于ASIC的解决方案很难仿真，而且作为一种"固定"的方法，它要求任何更改都在电路板外实现。

另一种更有效的方法是使用一个单一的集成电源管理IC。通过集成所有的电源管理功能，解决了分立解决方案的几个关键问题。来自不同供应商的独立器件所引起的内部通信以及对系统错误情况响应慢的问题得到缓解：可以在短短几微秒内进行处理。整体成本也降低了，因为关键的功能由几个通道共享。

例如，莱迪思POWR1014A集成了10个可编程电压监控器，使用一个带隙基准，实现了所有通道0.3％的电压监测精度。

图5--POWR10414A结构

内部时钟和内置数字定时器解决了使用外部R/ C网络的器件所引起的不精确的问题。数字I/O、可编程定时器和CPLD内核监测PERST#和PRSNT#，并且产生特定卡的时序以确保正确的时序和配置。根据输入可以产生额外的信号，通知系统复位或欠压情况。POWR1014A包含两个充电泵，用于控制N沟道的MOSFET。通过改变栅极电压和充电率，同时监控系统的电流和电压以保证满足PCIe的限制，可以很容易地为每个应用定制热插拔功能。CPLD内核可以轻松地为各种应用、电路板和供应商更改而修改设计。使用莱迪思的PAC- Designer设计软件，可以很容易地配置输入和输出，对CPLD内核进行编程。

总结

PCI Express已经标准化了个人电脑和附加卡之间的接口和时序。各种应用需要为每一个独特的电流、时序、电压和定序功能定制设计。分立的解决方案昂贵且缺乏精确的时序、精度低，还有由于较多元器件材料所引起的可靠性问题和一旦设计需要更改时的灵活性问题。莱迪思的POWR1014A将PCIe电源管理集成到了一个精确、灵活、可编程和低成本解决方案中。