簡介

電子系統在所有行業中變得越來越復雜已經不是什么秘密了。這種復雜性如何滲透到電源設計中并不那么明顯。例如，通常通過使用ASIC，FPGA和微處理器來解決功能復雜性，以便以更小的形式因子來豐富應用特征集。這些設備為電力系統提供不同的數字負載，需要在各種功率水平范圍內提供各種電壓軌，每個電壓軌具有高度個性化的軌道容差。同樣，正確的電源啟動和關閉順序非常重要。電路板上電壓軌數量的增加使得電源系統序列設計和調試隨著時間的推移呈指數級復雜化。

可擴展性

應用板所需的電壓軌數量是董事會復雜性的一個功能。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。音序器設備通常在16個軌道上方占優勢，并且設計為可以輕松應用到該數量。一旦軌道數量超過單個定序器支持的數量，復雜性就會迅速增加，需要設計人員了解每個定序器的變化，以及如何在復雜系統中進行組合。

通常，多個定序器在高計數電壓軌系統中級聯，這是一項非常重要的任務。在級聯系統中，復雜性隨著電壓軌數量的線性增加呈指數增長。設計人員采用了級聯定序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。雖然這些解決方案足夠用于相對簡單的序列，但它們很快就會在偏離簡單上電/斷電排序的系統中變得難以維持。

ADM1266通過真正的可擴展性解決了復雜性問題。它是ADI超級序列發生器?系列器件的最新成員。連接多個ADM1266設備需要使用專用的雙線設備總線（IDB）進行通信。每個ADM1266都能夠監控和排序17個電壓軌，只要所有設備連接到相同的IDB，就可以并聯多達16個ADM1266設備來監控和排序257個電壓軌。

ADM1266使用單個主器件，其中ADM1266器件作為從器件。這些器件采用并行架構，其中連接到IDB的每個ADM1266都轉換到相同的下一個狀態，具體取決于系統條件，確保總線上的每個ADM1266都處于同步狀態。總線通信是透明的，因此設計人員的體驗與為16個ADM1266器件創建單個ADM1266的序列相同。該系統的一個顯著優點是設計人員只需要學習如何將一個設備用于簡單和復雜的設計，從而消除不同設備的多個學習曲線。級聯多個設備就像將它們連接到相同的IDB一樣簡單，如圖1所示。

基于事件的排序

現代序列發生器必須做的不僅僅是監視電壓軌，它們還必須對數字信號作出反應。傳統的基于時間的序列發生器具有固定的信號，具有專用的結果和有限的功能。

讓我們舉一個帶有可選子板的主板的例子。由定序器監視子卡檢測信號：當存在該信號時，定序器調出子卡上存在的電壓軌;當信號不存在時，定序器繼續主板順序程序，以電源良好狀態結束。在大多數傳統的定序器上不能獲得這種子卡檢測信號。此外，此類要求會根據應用而變化，并可通過通用輸入輸出引腳（GPIO）進行尋址。

另一個示例涉及為ASIC和FPGA供電，其中系統要求ASIC完全在FPGA上電之前上電并運行。在這種情況下，定序器按順序調出ASIC電源，然后等待來自ASIC的數字電源良好信號。一旦ASIC電源良好信號被置位，它就會在繼續為FPGA供電之前等待100 ms。需要基于事件的定序器來生成此復雜序列。在具有多個定序器的系統中，重要的是一個設備上的事件信息與電路板上的其他設備共享，以便它們協同工作。

電壓監視器OV和UV比較器，數字信號如來自IDB的GPIO和PDIO，定時器，變量和消息都會進入功能豐富的ADM1266序列引擎并觸發事件。用戶可以輕松創建復雜的狀態機，監視各種事件并采取適當的措施。

加速系統設計

傳統上，使用單個定序器設計電源排序系統的用戶體驗與需要多個定序器的系統的用戶體驗大不相同。也就是說，具有16個電壓的單個定序器的設計通常很簡單：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。該過程通常是針對16個軌道重復的手動選擇/設置過程。現在設想一個帶有五個音序器和80個軌道的設計。使用GUI手動配置80個磁道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，并將五個定序器的資源分配給80個電壓軌。大多數軟件輔助設計工具實際上并沒有幫助。用戶必須了解定序器IC的特定功能，并明確告訴它通過GUI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，它不僅可以配置ADM1266的各種設置。 ADI Power Studio是一個完整的開發和調試工具，可幫助設計人員實現穩健的序列。它使設計人員能夠以比傳統GUI更高的水平接近電力系統。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，則需要幾個小時的任務。圖2和圖3顯示了接口的一些示例。

設計人員首先創建一個虛擬狀態機來滿足系統要求。在單個定序器設計（≤17個軌道）中，GUI的虛擬狀態機簡單地匹配定序器的狀態機。隨著更多的序列發生器被添加，虛擬狀態機偏離了各個定序器狀態機，在狀態機中需要額外的步驟，因為設備彼此傳遞各種事件。

例如，設計人員監控定序器1上的兩個電壓軌和定序器2上的兩個電壓軌。設計要求如果四個電壓軌中的任何一個發現故障，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。

隨著軌道數量和排序要求變得更加復雜，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，但必須讓序列發生器協同工作以實現它，這是一個耗時且通常有錯誤的過程。 ADI Power Studio可自動完成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發生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消除，但有些錯誤會滲透到生產中。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，因為設計人員通常比純設計花費更多時間進行調試。典型故障包括失效的電壓軌和邏輯電平錯誤的信號。

讓我們繼續舉例說明帶有80個電壓軌的電路板，其中一個電源軌在設計階段失效并不少見。失敗可能是組件級別或配置級別的設計缺陷。無論哪種方式，確定問題始于識別棘手的鐵路。問題在于，在典型的序列中，如果任何電壓軌出現故障，則定序器會關閉所有電壓軌。這種關閉行為盡管在生產級產品中很強大，但在設計階段會妨礙調試，因為整個系統的故障會隱藏故障。設計師無法看到森林的樹木。設計人員不太可能同時監視所有80個軌道，因此在失敗時幾乎不可能識別出有罪的軌道。

在理想的調試系統中，一旦發現容易出現故障的電壓軌，其他電壓軌保持供電，以便在系統的其余部分保持活動狀態時可以觀察到有問題的軌道的行為。雖然強制修改序列配置可以實現這一目標，但打破序列調試序列是一種麻煩的方法。

ADI Power Studio和ADM1266具有軟件設計環境中常見的高級調試工具。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設備的系統中，所有ADM1266設備都將通過狀態機進行轉換，并在具有用戶定義斷點的狀態開始時停止。序列中的暫停使設計人員能夠調試發生故障的電壓軌或驗證信號未達到正確邏輯電平的原因。

設計人員還可以通過將斷點應用于所有狀態來逐步執行序列。單步執行的一個應用是在啟用之前檢查電壓軌的預偏置啟動。設計人員可以單步執行電源序列，以查看是否有任何可能被禁用的軌道在其輸出端具有電壓 - 如ADI Power Studio的監視器窗口部分所示。圖5顯示了用戶定義斷點的示例。

另一個調試工具是黑盒記錄功能，其中ADM1266在觸發時拍攝所有電壓監控和數字引腳狀態的快照通過一個關鍵事件。觸發黑盒后，它會記錄諸如事件發生時的狀態，先前的良好狀態，事件發生的時間，部件通電的次數以及發現故障等信息。這有助于設計人員精確定位故障和快速診斷原因。

黑盒功能在捕獲生產應用程序中的故障條件，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，使用臺式實驗室設備進行探測是不可能的，而黑盒可以捕獲故障以供日后查看。圖6顯示了黑盒記錄的屏幕截圖。

結論

為了解決日益復雜的電源排序要求，解決方案必須具有可擴展性，功能豐富且直觀。 ADI Power Studio和ADM1266 17通道序列發生器通過高級設計和調試工具滿足這些條件，縮短了開發和調試時間。這使設計人員能夠將更多時間用于創新并生成可靠的解決方案。