《电子技术应用》
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超大规模复杂嵌入式系统智能电源健康管理方案的研究与实现
电子技术应用
雷志广1,邢磊2,雷志军2
1.中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇所; 2.中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要: 随着嵌入式系统朝着多元化的方向发展,以及技术的不断进步和应用需求的不断增长,嵌入式系统的硬件平台也呈现出多元化的发展趋势。从最初的简单处理器,到现在的多核处理器、FPGA、ASIC等,嵌入式系统的硬件平台越来越复杂。电源完整性面临着严峻的挑战,伴随着嵌入式系统的电源通道越来越多、功耗急剧增加、上电时序要求苛刻和复位信号分类复杂,智能数字电源健康管理单元显得越来越重要。基于TI公司的数字电源上电顺序控制电路UCD9090、数字PWM系统控制电路UCD9244实现14路电源上电顺序控制、电压监控、温度监控、复位信号及配置信号的控制。此方案与传统智能数字电源健康管理方案相比控制灵活、实现简单,且无需编写复杂代码,其在系统中的应用缩减了产品的上市时间。
中图分类号:TP39 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244944
中文引用格式: 雷志广,邢磊,雷志军. 超大规模复杂嵌入式系统智能电源健康管理方案的研究与实现[J]. 电子技术应用,2025,51(1):86-93.
英文引用格式: Lei Zhiguang,Xing Lei,Lei Zhijun. Research and implementation of intelligent power supply health management scheme for super large scale complex embedded system[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(1):86-93.
Research and implementation of intelligent power supply health management scheme for super large scale complex embedded system
Lei Zhiguang1,Xing Lei2,Lei Zhijun2
1.510 Institute, the 5th Academy of China Aerospace Science and Technology Corporation; 2.The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation
Abstract: With the diversified development of embedded systems, continuous technological advancements and the increasing demand for applications, the hardware platforms of embedded systems are also showing a diversified trend. From the initial simple processors to the current multi-core processors, such as FPGAs, ASICs and so on, the hardware platforms of embedded systems have become increasingly complex. Power integrity, especially, faces severe challenges as the number of power channels in embedded systems increases, power consumption surges, power-on timing requirements become more stringent, and reset signal classification becomes more complex. Therefore, intelligent digital power health management units have become increasingly important. This paper implements 14-channel power-on sequence control, voltage monitoring, temperature monitoring, reset signal and configuration signal control based on TI's digital power on-sequence control circuit UCD9090 and digital PWM system control circuit UCD9244. Compared with traditional intelligent digital power health management solutions, this scheme offers flexible control, simple implementation, and requires no complex coding. The application of this solution in the system has shortened the product's time to market.
Key words : embedded systems;power supply health management;intelligent digital power supply;UCD9090;UCD9244

引言

随着嵌入式系统的硬件平台呈现出多元化的发展趋势,从最初的简单处理器,到现在的FPGA、ASIC、多核处理器、多核异构处理器、MPSOC等,嵌入式系统的硬件平台越来越复杂。电源完整性面临着严峻的挑战,尤其电源通道越来越多、功耗急剧增加、上电时序要求苛刻、复位信号分类复杂,从而导致智能数字电源健康管理单元显得越来越重要[1]。传统智能数字电源健康管理单元方案一般采用一个MCU、CPLD或CPU作为主处理器[2],配套AD采集、运放、Flash及显示等外设,并通过编写代码利用轮询、中断等方式实现对特殊事件的及时处理功能,如及时检测周边温度、过压、欠压、过流及省电模式等,有时还需实时检测并显示出来,且支持将错误事件进行实时记录。如此一个复杂健康管理系统对硬件及软件的要求极高、开发难度大[3],从而导致大多数设计师放弃了智能数字电源健康管理单元,导致系统对异常事件处理能力丧失,甚至导致整个系统烧毁[4]。

基于以上传统智能数字电源健康管理单元的缺点,本文提出基于TI公司的数字电源上电顺序控制电路UCD9090、数字PWM系统控制电路UCD9244实现多路电源电压输出控制、上电顺序控制[5]、电压监控、温度监控、复位信号和配置信号的控制及异常事件记录log功能。此方案与传统智能数字电源健康管理方案相比此方案控制灵活、实现简单,无需编写代码,并且可以通过PMBUS接口实时交互数据并图形化显示电压、电流、温度及功耗。此方案在系统中的应用缩减了产品的上市时间,并使硬件系统及软件系统极度简化[6],提升了系统的可靠性及稳定性。


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作者信息:

雷志广1,邢磊2,雷志军2

(1.中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇所,甘肃 兰州 730000;

2.中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏 无锡 214000)


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