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電力管理 2.0

Power Management 2.0
Posted 08/01/2017 by Shyam Chandra

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6部にわたって、複雑な回路ボードで効率的な電力管理アーキテクチャを実装するときの困難について紹介します。

当社が提供した各既存のソリューションは多くのトレードオフ、性能のつり合わせ、柔軟性、コストに対する信頼性、複雑性、設計の困難に取り組んでいます。回路ボードがさらに大きく、複雑になるにつれて、それらトレードオフは管理が難しく、ボードの電力管理分野における柔軟性やコントロール性が損なわれています。結果的に、ボードを構築する時間が多くかかっています。私たちには各既存モデルの最適な柔軟性、信頼性、お手ごろ価格のアーキテクチャを統合する新しいソリューションが必要です。

分散型電力管理アーキテクチャは、低コストのアナログセンスおよび制御(ASC)電力管理要素の使用することで、これらのトレードオフの多くを排除します。これらのデバイスは、既存のCPLDと連携して、電力および温度管理、制御パスおよびハウスキーピング機能などの完全なハードウェア管理機能の実装を可能にします。 

電力、温度、制御パスサブブロックを備えたハードウェア管理エクスパンダー、L-ASC10をぜひご覧ください。当社の低コストなMachXO2.MachXO3シリーズなどの制御PLDと組み合わせて、1つのボードにハードウェア管理機能を実装することができます。

The L-ASC10 Remote Sensing and Controlling Element
L-ASC10の遠隔センサおよび制御システム

L-ASC10は3種類のアナログセンスチャネルを提供します:

  • 10つの電圧センス(9つの標準チャネルと1つの高電圧チャネル)
  • 2つの電流センス(1つの標準電圧と高電圧)
  • 3つの温度センス(2つの外部および内部)

3種類の制御出力を提供します:

  • DPOLとAPOLを可能にする9つのオープンドレイン出力
  • シーケンシングの要件に合わせて、2つ以上のペイロードICまでのレールを可能にする4つのMOSFETドライブ
  • APOL向けにタイミングとマージ機能を実装する4つのDAC

各アナログセンスチャネルは、下面/上面/ウィンドウ比較モニター機能に対応した、2つの独立するプログラムマブルな高精度コンパレータを介して監視されています。単一の3ワイヤシリアルバス(TX / RX / Ck)を介して行われるASCと制御PLD間の通信により、CPLDのハードウェアアルゴリズムロジックは、電源、電流、温度の状態を確実に読み取り、信頼性の高いボード電源管理を実現します。

A Hardware Management System Implemented Using ASCs and MachXO2/3

ASCとMachXO2/3を使ったハードウェア管理システムの実装

単一のシリアルバスを使用して複数の電源を監視および制御することにより、PLDに必要なI / Oピンの数が大幅に削減されます。分散型ハードウェア管理アーキテクチャでは、制御PLDはいくつかの外部ASCデバイスを使用して電源と電圧を監視し、DC-DC電源に「有効」/「無効」コマンドを送信したあと、その他のハウスキーピング機能を実行します。

利点:

  • 共通の3つのワイヤバスは最小限の制御PLD I/Oピンを使用します
  • ボードの混雑を減らし、PCBトレースを簡素化
  • 1つの設計環境(GUIもしくはVHDL/Verilog)で全システムはが実装されます。
  • 高度なスケーラブル分散型アーキテクチャ-市場投入時間を短縮するため、1つの設計を再利用できます
  • ASC内で統合された電圧・電流・温度管理機能によってソリューションコストを削減
  • 組み合わされた機能で設計時間を削減
  • ラティスの標準電力デバッグユーティリティによってボードデバッグ時間を節約

ボードレベルのシステムの複雑性がどんどん増すにつれて、回路ボードの電力管理部分の設計およびデバッグは、設計にかかる労力およびBOMコストに不釣合いに消費しています。制御PLDとASCを使用してすべての管理機能を実装することで、コストや市場投入までの時間を増やすことなく、複雑性を緩和することができました。

新しい電力管理方法:3つのワイヤシリアル高速リンクを介して制御PLDを低コストのセンサ要素に接続する分散型ハードウェア管理アーキテクチャは設計の複雑性とボード空間の要件、BOMコストを削減します。このアーキテクチャはアナログ、デジタル設計者が使用する共通の幅広いツール実装できます。

今日の複雑なASIC/SOC/CPU電力、温度、制御パス機能は強調的なやり方で最適に起動し、管理されなければなりません。異なるコンポーネントで構築された従来のソリューションは、トレードオフを伴い、設計およびデバッグ時間を増加させ、しばしば大量生産中に起動しなくなり、散発的にボード障害を生じることがあります。この新しいハードウェア管理システムは、従来に見られた欠点のすべてに対処し、幅広いアプリケーションにわたって最適なソリューションを提供し、設計やデバッグ、再利用が容易にします。

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