如今，具有多個電源電壓的系統設計已司空見慣。在互聯網路由器、數字用戶線路接入復用器 （DSLAM）、基站和服務器等系統中，其多個電源的排序和監控變得越來越重要。ADI公司的ADM1060監控器/時序控制器在單個28引腳TSSOP器件中提供多個電源監控器、時序邏輯和多輸出驅動器，大大簡化了這項任務，非常適合電路板空間非常寶貴的應用。這些多種功能的配置可通過ADI公司提供的直觀圖形用戶界面（GUI）輕松編程。

用戶對基礎設施和服務器系統中使用的背板、線卡和刀片設計人員的需求不斷增加，這使得設計任務變得越來越困難。客戶希望以更低的成本以更高的數據速率獲得更多通道。它們還需要比以前更高的可靠性：99.999%的正常運行時間，通常稱為“9-<>的可靠性”（類似于每年兩分鐘的停機時間），現在是基本要求。然而，這些更復雜、更可靠的主板仍然必須適合與以前相同的中心局和服務器外形。這些系統的功率預算也不一定增加，因此現在必須更加關注功耗。

以通道數和速度表示的額外帶寬導致許多新一代微處理器、DSP 器件、FPGA 和 CPLD 的激增。這些器件的內核運行電壓遠低于傳統的3.3 V或5 V（例如，1.2 V、1.5 V、1.8 V和2.5 V是常見的內核電源電平）。然而，I/O 協議規定仍需提供 3.3V 和 5V 電源。事實上，某些設計可能需要 12V 電源;其他人需要低至 0.75 V 的終止電壓;甚至存在運算放大器電源軌需要負電源的情況。

許多（如果不是全部）這些電源都需要在一塊板上的情況并不少見。需求很容易是六個、七個或更多的供應。電源接通的順序對于系統的可靠運行至關重要。一個好的經驗法則是先從最高的供應量開始，然后向下工作;但情況并非總是如此。例如，一些DSP制造商建議在I/O之前為其器件的內核上電，而另一些則建議相反。考慮到所設計PCB的復雜性，事實是，如果不首先設計、構建和測試電路板，可能很難確定最佳上電順序。事實證明，這種“試錯”方法在制造成本（多個電路板設計周期或旋轉）和上市時間方面都成本高昂。

目前采用復位發生器、FET驅動器和RC時間常數的分立電源排序方法（典型實現如圖1所示）雖然足以滿足需要兩個或三個電源的系統，但當數量上升到<>或<>個時，就會變得非常麻煩。另一個問題是精確的復位發生器具有固定的閾值電壓。如果（如ASIC設計）必須將電源電壓調整為非標準值以提供最大性能，則可能不存在具有修訂閾值的復位發生器。此外，這種性質的設計需要電源設計人員對所需順序進行最佳猜測（盡管是有根據的猜測）。如果猜測被證明是錯誤的，則很難在不旋轉電路板的情況下糾正問題。此外，隨著PCB人口密度的增加，房地產成為一個問題，多分量分立解決方案變得沒有吸引力。最后，設計省電序列并不容易，使用相同的簡單復位發生器，具有固定超時和漏極開路輸出。

圖1.用于對七個電源進行排序的離散實現。

這里要描述的解決方案是單個IC，它提供了一個總電壓管理解決方案，并包含圖1所示分立設計的所有功能。但是，該設備需要并且確實更進一步，提供了根據需要輕松更改其配置的靈活性。如果復位門限、上電時序、掉電時序和處理器時鐘上的看門狗超時的改變可以在不重新布置硬件的情況下進行更改，則電源設計人員的任務將變得無比容易。當然，單個IC（具有最少的外部元件）也可以解決電路板空間的關鍵問題。縮短設計時間也意味著縮短上市時間，因為電源設計人員可以更快地實現設計，并確信如有必要，可以在以后進行更改，而無需更改硬件。

ADI公司的ADM1060多電源監控電路就是這樣一種器件。它是一款采用單個小型 28 引腳 TSSOP 封裝的總電壓管理解決方案。它只需要兩個外部元件（兩個去耦電容器），非常適合電路板空間非常寶貴的應用。

ADM1060可監控多達14個電源。芯片上的所有監控器都使用窗口比較器，因此可以在每個電源故障輸入引腳上檢測過壓和欠壓電源故障。其中一個電源故障檢測器可以監控高達4.12 V的電源（類似于20 V電源超量+0%）。其中四個監控器可以檢測6.6 V至5 V的故障（類似于20 V電源超量+6%）。另外兩個監控器可用于監控低至–6 V的負電源。如果不需要監控負電源，這兩個引腳可用于監控高達+8 V的電源。上述范圍內的任何閾值電壓都可以以1位分辨率進行編程。因此，如果ASIC在非標準電壓（即非2.1 V、5.1 V、8.1060 V等）下以最佳方式運行，則ADM<>可以圍繞修改后的電源電壓進行編程，并具有精確的故障檢測窗口。這些比較器的遲滯可通過數字方式編程，允許用戶控制所需的抗擾度水平。

ADM1060不需要專用電源引腳。該器件采用仲裁方案，從五個電源故障輸入引腳中的任何一個為自己供電（此處不使用負電源輸入引腳）。無論哪個電源最高，都用于為器件供電。如果最高電源發生故障，ADM1060可無縫切換到下一個最高電源為自己供電。因此，即使在發生故障的系統中，設備也會繼續供電，使其能夠盡可能長時間地保持對電源的監控。例如，它可能導致啟動受控關斷序列。ADM1060至少需要3.0 V電壓（在其中一個電源輸入引腳上）為器件供電。

ADM1060還提供四個通用輸入（GPI）。這些是邏輯輸入（TTL或CMOS兼容），使用戶能夠施加控制信號，如POWER_OK、復位或手動復位，并使用這些信號來控制電源的導通順序。請注意，如果需要監控超過七個電源并將其包含在排序中，這些輸入也可用于從外部監控芯片獲取信號。還包括一個看門狗定時器。該電路用于確保處理器時鐘繼續切換（從低到高或從高到低轉換）。

該器件的邏輯內核是可編程邏輯塊陣列 （PLBA） 和可編程延遲塊 （PDB）。這些模塊使ADM1060能夠按所選順序對電源可編程時間延遲的導通進行排序。可以為關斷序列設置一組不同的時間延遲。例如，可能需要電源在上一次供電后 100 ms 上電，但如果發生故障，則立即關閉。

ADM1060提供1060個輸出驅動器。這些可編程驅動器輸出 （PDO） 可用作邏輯控制信號，例如芯片使能、LDO（DC/DC 磚）輸出使能，或僅用作狀態信號，例如POWER_GOOD或復位。輸出引腳均采用漏極開路配置，允許用戶連接一個外部電阻器，將引腳拉高至所需電壓。但是，上拉電壓很可能是在器件的一個輸入端受到監控的電壓，并且片內可用。因此，ADM12內置上拉電阻組，無需外部元件即可連接到上拉電壓。當然，在電路板空間最小的情況下，這一點很重要。其中四個輸出驅動器還可以提供一個高壓柵極驅動，以接通NMOS FET，NMOS FET可以放置在電源路徑中。在此選項中，輸出引腳提供<> V電荷泵電壓。

與ADM1060的通信通過行業標準2線接口（SMBus）。用戶可以使用ADI提供的直觀GUI設置描述的功能。該編程可以使用評估套件離線完成，也可以在系統內使用3引腳接頭電纜（數據、時鐘和GND）完成。這兩種產品均可從ADI公司獲得。一旦對配置感到滿意，用戶可以將其存儲在非易失性存儲器中，以便每次器件隨后上電時，都會在器件中下載和設置相同的配置。GUI 的示例窗口如圖 2 所示。

圖2.ADM1060圖形用戶界面（GUI）。

提供與圖1分立設計中概述的1060個電源相同的電源，可以使用單個ADM3實現序列，如圖<>所示。

圖3.使用單個ADM1060對相同的<>個電源進行排序。

ADM1060的另一個非常強大的特性是能夠配置受控關斷序列，這在分立式設計中不容易復制。同樣，使用提供的軟件，可以配置如圖4所示的序列。

圖4.使用ADM1060控制上電開/關時序。

結論

對單個PCB上多個電壓的要求給電源設計人員帶來了困難的電源排序問題。由于需要六個、七個或更多的電壓，分立式解決方案既笨拙又不切實際。ADI公司的ADM1060提供功能強大且靈活的解決方案，使電源閾值、邏輯輸入和電源排序的配置成為一種簡單的軟件設計，而不是昂貴且容易出錯的硬件設計。

審核編輯：郭婷