Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2008 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2008 год.TPS2359 √ контроллер управления электропитанием двух модулей AdvancedMC≥Константин Староверов Тенденции миниатюризации, удешевления и повышения надежности не обошли стороной и рынок встраиваемых систем модульного типа, применямых в телекоммуникационном оборудовании и в системах автоматизации. В определенной мере эти тенденции поможет удовлетворить новая разработка Texas Instruments. Это TPS2359 √ ИС контроллера управления электропитанием двух модулей AdvancedMC. Микросхема в полной мере отвечает особым требованиям по надежности и резервированию функций, предъявляемым к электропитанию таких модулей.

 

Многие производители современных встраиваемых систем, которые нацелены на улучшение производительности, надежности, удобств использования, функциональности и масштабируемости своей продукции при условии сохранения ее конкурентоспособности, отдают предпочтение архитектурам AdvancedTCA (ATCA) и MicroTCA (MTCA). Их оконечной конструктивной единицей являются модули расширения (мезонины) формата AdvancedMC* (AMC), которые устанавливаются на несущие платы (carrier board) по стандарту ATCA или единую объединительную плату (backplane) по стандарту MTCA. Типичными примерами мезонинов, выполненных по стандарту AMC, являются модули проводных и беспроводных коммуникационных интерфейсов, процессоров и сопроцессоров, а также запоминающих устройств большого объема.

(* Все перечисленные стандарты регулируются консорциумом производителей телекоммуникационного и компьютерного оборудования PICMG ())

Помимо требований к архитектуре, конструкции, управлению тепловыми режимами и интерфейсам взаимного подключения модулей, указанными выше стандартами также оговариваются особые требования к системе электропитания. Интерфейс электропитания одного модуля AMC образуют два канала: один на напряжение +3,3 В для питания встроенной системы управления платформой (management power) и один на напряжение +12 В для рабочей вычислительной системы модуля (payload power). При этом в каждом из этих каналов должны быть предусмотрены элементы, отвечающие за управление включением/отключением каналов, обеспечение возможности «горячей» коммутации модулей (т.е. подключение и отключение без снятия напряжения питания), мониторинг ключевых параметров, ограничение максимальной потребляемой мощности и защиты от аварийных режимов работы. Более того, стандартом MTCA оговаривается возможность избыточного электропитания модулей AMC, которая связана с необходимостью реализации функций макси-селектора напряжений (ORing) для автоматического ввода в работу исправного канала питания. Выполнение перечисленных функций над сильноточными цепями - задача не из простых. Она требует реализации достаточно сложной схемы, состоящей из ряда силовых коммутаторов, аналоговых компонентов контроля и регулирования, элементов сигнализации и др. Очевидно, что говорить о высокой надежности такой схемы можно только в случае, если ее основой будет высокоинтегрированная ИС, содержащая большинство элементов схемы. Абсолютным лидером в этом плане можно назвать компанию Texas Instruments, так как представленная ею в этому году ИС TPS2359 (см. таблицу 1) не только интегрирует большинство элементов интерфейса питания модуля AMC, но и дублирует их количество, позволяя управлять питанием сразу двух мезонинных модулей.

Такой прирост в уровне системной интеграции позволяет не только повысить надежность, но и упростить разработку схемных решений, совместимых с требованиями стандартов PICMG-AMC.R2.0 и PICMG-MTCA.0, а также ускорить этапы тестирования и сертификации конечной продукции.

 

Обзор решения на основе TPS2359

Как следует из рисунка 1, ИС TPS2359 состоит из двух идентичных каналов управления напряжениями питания модулей AMC (12 В и 3,3 В), а также общей части, которую образуют общий вывод, вывод подключения блокировочного конденсатора (VINT) и последовательный интерфейс I2C для контроля и управления ИС.

 

 

Рис. 1. Типовая схема включения контроллера TPS2359

Для получения завершенного решения ИС необходимо дополнить небольшим числом внешних компонентов, в т.ч. мощными МОП-транзисторами и токоизмерительными шунтами в 12-вольтовых каналах, а также резисторами для задания уставок ограничения тока. Кроме того, в дополнение к возможности программного управления включением/отключением 3,3-вольтовых каналов, у микросхем предусмотрены отдельные выводы аппаратного управления включением/отключением (EN3A/EN3B). У 12-вольтовых каналов такая возможность реализована только программно.

 

Функция ограничения тока

Цепь прохождения 3,3-вольтовых линий питания образованы внутренними проходными МОП-транзисторами и токоизмерительными резисторами. Ее суммарное сопротивление лежит в пределах 290...500 мОм. Требованиями стандарта AdvancedMCTM предписано, что сопротивление между источником и нагрузкой должно быть не более 1 Ом. Таким образом, TPS2359 даже в наихудшем случае не перекроет и половины этого значения.

Для защиты 3,3-вольтовых каналов от действия токов короткого замыкания в них интегрирована быстродействующая токовая защита. Она активизируется, если величина тока через канал превысит 300 мА (номинальное значение). В этом случае моментально блокируется внутренний проходной транзистор, а затем осуществляется плавный переход в режим ограничения тока. Величина порога ограничения тока задается с помощью резистора, подключенного к выводу узла суммирования RSUM3x, и рассчитывается путем деления порогового напряжения узла суммирования (см. таблицу 1) на сопротивление внешнего резистора. Например, чтобы установить отвечающий требованиям AdvancedMCTM и MicroTCATM порог ограничения тока 195 мА, необходимо к выводу RSUM3x подключить резистор с сопротивлением 3,3 кОм.

Таблица 1. Технические характеристики контроллера TPS2359

   Общие характеристики Количество управляемых модулей AMC 2 Цифровой последовательный интерфейс/Количество выбираемых подчиненных адресов I2C/27 Собственный потребляемый ток, мА (IOUT3A = IOUT3B = 0) - все каналы включены - все каналы отключены 3,1...4 - 2...2,8 Задержка срабатывания быстродействующей токовой защиты, нс, не хуже 350 Защита от электростатических разрядов по модели человеческого тела, кВ, не хуже 2 Корпус: - число выводов/тип - размеры, мм - шаг выводов, мм - тепловое сопротивление переход-окружающая среда, К/Вт 36/QFN 6х6 0,5 35 Рабочий температурный диапазон, °С -40...125 Температурный порог блокировки всей ИС, °С 140...150 Температурный порог блокировки 3,3-вольтовых каналов, °С 130...140 3,3-вольтовые каналы Количество каналов 2 Входной диапазон VIN3X, В 3...4 Выходной ток мА, IOUT3X, не более 165 Порог срабатывания блокировки при снижении напряжения/гистерезис, В 2,75 ±0,1/0,24 Порог ограничения тока, мА 170...225 Пороговое напряжение узла суммирования, мВ 675 ±20 Сопротивление канала встроенных МОП-транзисторов, мОм R(DS)ON.TYP 290 12-вольтовые каналы Количество каналов 2 Входной диапазон, В, VIN12X 8,5...15 Порог срабатывания блокировки при снижении напряжения/гистерезис, В 8,5 ±0,4/0,5 Порог срабатывания быстродействующей токовой защиты, мВ 100±20 Порог ограничения тока, А






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.