介紹

眾所周知，電子系統在所有行業中都變得越來越復雜。這種復雜性如何滲透到電源設計中并不那么明顯。例如，功能復雜性通常通過使用 ASIC、FPGA 和微處理器來解決，以更小的外形尺寸豐富應用功能集。這些器件為電源系統提供不同的數字負載，需要在一系列功率水平上提供各種各樣的電壓軌，每個電壓軌都具有高度個性化的電源軌容差。同樣，電源的正確啟動和關斷順序也很重要。隨著時間的推移，電路板上電壓軌數量的倍增使得電源系統時序設計和調試呈指數級增長。

可擴展性

應用板所需的電壓軌數量是電路板復雜程度的函數。電源設計人員可能面對僅需要 10 個電壓軌的電路板，以及需要 200 個電壓軌的電路板。時序器器件通常最多有 16 個電源軌，設計為可以輕松應用到該數量。一旦電源軌數量超過單個時序控制器支持的數量，復雜性就會迅速增加，這就要求設計人員了解每個時序控制器的變幻莫測，以及如何將其組合到復雜系統中。

通常，多個時序控制器在高計數電壓軌系統中級聯，這是一項不平凡的任務。在級聯系統中，復雜性隨著電壓軌數量的線性增加呈指數級增長。設計人員采用了級聯時序控制器的創新方法來降低復雜性，例如使用乒乓機制或通過專用數字信號共享故障和電源良好狀態。雖然這些解決方案在相對簡單的序列中就足夠了，但在偏離簡單上電/斷電時序的系統中，它們很快就會變得站不住腳。

ADM1266通過真正的可擴展性解決了復雜性問題。它是ADI超級序列器?系列器件的最新成員。連接多個ADM1266器件需要使用專用的雙線器件間總線（IDB）進行通信。每個ADM1266能夠監控和排序17個電壓軌，只要所有器件都連接到同一IDB，最多可以并聯16個ADM1266器件來監控和排序257個電壓軌。

ADM1266采用單主機，其他ADM1266器件用作從器件。這些器件采用并行架構，其中連接到IDB的每個ADM1266都根據系統條件轉換為相同的下一狀態，確保總線上的每個ADM1266都同步。總線通信是透明的，因此設計人員在為單個ADM1266創建序列時的體驗與為16個ADM1266器件創建時序的體驗相同。該系統的一個顯著優勢是，設計人員只需要學習如何將一個器件用于簡單和復雜的設計，從而消除了不同器件的多個學習曲線。級聯多個設備就像將它們連接到同一個 IDB 一樣簡單，如圖 1 所示。

基于事件的排序

現代時序控制器不僅要監控電壓軌，還必須對數字信號做出反應。傳統的基于時間的序列器具有固定信號，具有專用結果和有限的功能。

讓我們以帶有可選子板的主板為例。子卡檢測信號由序列器監視：當存在此信號時，序列器調出子卡上存在的電壓軌;當信號不存在時，序列器將繼續執行主板序列過程，完成電源處于良好狀態。這種子卡檢測信號在大多數傳統序列器上不可用。此外，此類要求會因應用而異，并且可以通過通用輸入輸出引腳（GPIO）來解決。

另一個例子涉及為ASIC和FPGA供電，其中系統要求在FPGA上電之前完全啟動并運行ASIC。在這種情況下，時序控制器按順序啟動ASIC電源，然后等待來自ASIC的數字電源就緒信號。一旦 ASIC 電源良好信號被置位，它將等待 100 毫秒，然后繼續為 FPGA 供電。需要基于事件的序列器來生成此復雜序列。在具有多個時序器的系統中，重要的是一個器件上的事件信息與板上的其他器件共享，以便它們一致行動。

電壓監控器OV和UV比較器、GPIO和PDIO等數字信號、定時器、變量以及來自IDB的消息均饋入功能豐富的ADM1266序列引擎并觸發事件。用戶可以輕松創建復雜的狀態機，以監視各種事件并采取適當的操作。

圖1.通過IDB組合多個ADM1266的序列，可以輕松放大序列。

加速系統設計

傳統上，使用單個時序控制器設計電源排序系統的用戶體驗與需要多個時序控制器的系統截然不同。也就是說，使用單個時序控制器處理16個電壓的設計通常很簡單：設計人員使用軟件圖形用戶界面（GUI）來配置每個電壓軌及其排序。該過程通常是手動選擇/設置過程，重復16個導軌。現在想象一下具有五個序列器和 80 個電源軌的設計。使用 GUI 手動配置 80 個導軌非常耗時且容易出現人為錯誤。設計人員還必須確定如何最好地級聯多個器件，并將五個時序控制器的資源分配給80個電壓軌。大多數軟件輔助設計工具實際上并沒有幫助。用戶必須了解時序器IC的具體功能，并通過GUI明確告訴它該做什么，為每個項目創建一個相當陡峭的學習曲線。

ADM1266采用不同的方法。它使用基于PC的ADI Power Studio進行配置和調試，?其功能遠不止配置ADM1266的各種設置。ADI Power Studio是一款完整的開發和調試工具，可幫助設計人員實現魯棒的序列。它使設計人員能夠在比傳統GUI更高的水平上處理電源系統。例如，內置向導使設計人員能夠在幾分鐘內設置和配置80個電壓軌，如果手動完成，這項任務將需要幾個小時。圖 2 和圖 3 顯示了該接口的一些示例。

圖2.ADI Power Studio具有自定義電源名稱，可以極大地

圖3.整個系統的一步配置。系統軌向導引導設計人員完成使用相同的界面配置整個序列的過程，而不考慮軌量。請注意用戶定義的自定義導軌名稱，以便更容易識別單個導軌。

設計人員首先創建一個虛擬狀態機來滿足系統的要求。在單個序列器設計（≤17 軌）中，GUI 的虛擬狀態機僅與序列器的狀態機匹配。隨著更多序列器的添加，虛擬狀態機偏離各個序列器狀態機，當設備相互通信各種事件時，需要在狀態機中執行額外的步驟。

例如，設計人員監視序列器 1 上的兩個電壓軌和序列器 2 上的兩個電壓軌。該設計要求，如果四個電壓軌中的任何一個出現故障，則一切都會關閉。實際上，由于有兩個設備，它們必須在它們之間共享故障信號。系統的虛擬狀態機和各個設備的狀態機如圖 4 所示。

圖4.虛擬狀態機與設備級狀態機。

隨著電源軌的數量和排序要求變得越來越復雜，系統的虛擬狀態機和設備級別的狀態機越來越偏離。設計師知道他或她想要發生什么，但必須讓序列器協同工作才能實現它，這是一個耗時且通常有缺陷的過程。ADI Power Studio自動執行大部分狀態機創建過程。用戶使用GUI設計虛擬狀態機，而ADI Power Studio中的編譯器處理各種序列器之間通信的復雜性。這使設計人員能夠使用靈活、直觀的過程創建復雜的狀態機。

強大的調試工具

在任何復雜系統的開發過程中，錯誤都會自然發生。理想情況下，大多數錯誤在開發過程中出現并被根除，但有些錯誤會蔓延到生產環境中。無論哪種方式，系統設計人員都必須擁有快速識別故障并進行更改以解決故障的工具，因為設計人員通常花費比純設計更多的時間進行調試。典型故障包括電壓軌故障和邏輯電平錯誤的信號。

讓我們繼續以一個具有80個電壓軌的電路板為例，其中一個電壓軌在設計階段發生故障的情況并不少見。故障可能是組件級別或配置級別的設計缺陷。無論哪種方式，識別問題都始于確定麻煩的鐵路。問題在于，在典型序列中，如果任何電壓軌發生故障，則排序器將關閉所有電壓軌。這種關斷行為雖然在生產級產品中很可靠，但在設計階段會妨礙調試，因為整個系統的故障隱藏了故障。設計師看不到森林的樹。設計人員不太可能同時監控所有 80 個電源軌，因此幾乎不可能在故障時識別有問題的電源軌。

在理想的調試系統中，一旦識別出容易發生故障的電壓軌，其他電壓軌將保持供電狀態，以便可以觀察到有問題的電壓軌的行為，同時系統的其余部分保持活動狀態。盡管強制修改序列配置可以實現此目標，但中斷序列以調試序列充其量是一種繁瑣的方法。

ADI Power Studio和ADM1266具有高級調試工具，常見于軟件設計環境中，可簡化調試過程。第一個調試工具以斷點的形式出現，其中序列在特定狀態下停止前進。在具有多個ADM1266器件的系統中，所有ADM1266器件都將通過狀態機轉換，并在具有用戶定義斷點的狀態開始時停止。序列中的這種暫停使設計人員能夠調試故障電壓軌或驗證信號未處于正確邏輯電平的原因。

設計器還可以通過將斷點應用于所有狀態來單步執行序列。單步進的一個應用是在使能電壓軌之前檢查預偏置啟動的電壓軌。設計人員可以單步執行電源序列，以查看是否有任何可能禁用的電源軌在其輸出端具有電壓，如ADI Power Studio的監控窗口部分所示。圖 5 顯示了用戶定義的斷點的示例。

圖5.斷點使設計人員能夠在任何狀態下暫停序列，以增強調試。

另一個調試工具是黑盒記錄功能，當關鍵事件觸發時，ADM1266會拍攝所有電壓監控和數字引腳狀態的快照。一旦觸發黑匣子，它就會記錄諸如事件發生時的狀態、以前的良好狀態、事件發生的時間、部件通電和出現故障的次數等信息。這有助于設計人員查明故障并快速診斷原因。

黑匣子功能在捕獲生產應用中的故障情況、協助維護和升級方面發揮著關鍵作用。它還可以用作開發中的調試工具。例如，當設計面臨熱室測試或機械測試時，不可能使用臺式實驗室設備進行探測，而黑匣子可以捕獲故障以供以后審查。圖 6 顯示了黑盒記錄的屏幕截圖。

圖6.黑盒狀態監控在用戶定義的事件中拍攝條件快照。黑盒觸發器可以包含在生產系統中，以幫助進行現場故障排除和維護以及調試。

結論

為了解決日益復雜的上電排序要求，解決方案必須可擴展、功能豐富且直觀。ADI Power Studio和ADM1266 17通道時序控制器通過高級設計和調試工具滿足這些條件，可縮短開發和調試時間。這使設計人員能夠將更多時間集中在創新和生產強大的解決方案上。

審核編輯：郭婷