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Powermanagement auf Leiterplattenebene

Leitfaden für die Powermanagement-Entwicklung

28.07.2010 | Redakteur: Holger Heller

Lattice Semiconductor stellt sein neues E-Book „Power 2 You“ vor. Dieses Buch wendet sich an Leiterplattenentwickler; es enthält Hinweise wie sich Versorgungsspannungs-Managementlösungen implementieren lassen und sich damit geringere Kosten, mehr Zuverlässigkeit und weniger Betriebsrisiken realisieren lassen.

Leitfaden für die Powermanagement-Entwicklung

E-Book „Power 2 You“ von Lattice Semiconductor: Powermanagement-Entwicklung im Detail

Power 2 You bietet eine Übersicht über das Themengebiet Powermanagement auf Leiterplattenebene. Im Gegensatz zum herkömmlichen Konzept eines Netzwerks aus Einzellösungen, das aus Powermanagement-ICs mit jeweils nur einer einzigen Funktion besteht, bietet Power 2 You einen ganzheitlichen Blick auf das Thema. Die Publikation beschreibt die Herausforderungen bei der Implementierung von Powermanagement-Funktionen, präsentiert Lösungen für alle angesprochenen Probleme und berücksichtigt zukünftige Funktionserweiterungen der Leiterplatten.

Leiterplatten enthalten ein primäres und ein sekundäres Powermanagement. Primäres Powermanagement befasst sich mit den Spannungsversorgungsanschlüssen der Leiterplatte und beschreibt Hot-Swapping, Redundanzkonzepte für die Stromversorgung sowie das Weiterleiten von Versorgungsspannung an externe Systeme. Sekundäres Powermanagement betrifft die Funktionen aller auf der Leiterplatte bestückten Stromversorgungsschaltungen wie etwa die Sequenzierung, Überwachung, Erzeugung von Reset-Signalen, das Trimmen und die Überwachung von Grenzwerten.

Statt diskreter ICs kommen SOCs zum Einsatz

Bisher wurden die primären und sekundären Powermanagement-Funktionen auf einer Leiterplatte über zahlreiche diskrete ICs mit Einzelfunktionen implementiert. Im Laufe der Zeit haben sich aber alle diese Funktionen verändert. Entsprechend den ständig wachsenden Anforderungen nahm die Integrationsdichte von Leiterplatten kontinuierlich zu. Dabei ist der Einsatz von einem oder mehreren System-on-Chips (SOCs) heute nichts Ungewöhnliches mehr. Alle SOCs oder komplexen CPUs, FPGAs und Speicherbausteine erfordern mehrere Versorgungsspannungen.

Als Folge haben die Anzahl der Versorgungsspannungen auf der Leiterplatte und der Gesamtstromverbrauch zugenommen. Manche dieser ICs benötigen engere Vorgaben für Spannungstoleranzen, andere brauchen bestimmte Einschaltsequenzen. Zusätzlich erfordern die höheren Leistungsdichte-Werte auf einer Leiterplatte eine enge Interaktion zwischen den verschiedenen Powermanagement-ICs, um die Ausbreitung von Fehlerzuständen zu minimieren. Damit verschärft sich die Notwendigkeit einer verbesserten Kommunikation zwischen den einzelnen Powermanagement-Lösungen, wodurch auch Komplexität und Kosten von Powermanagement-ICs mit Einzelfunktionen zunehmen.

Die in Power 2 You vorgestellten Lösungen nutzen als Beispielhardware die programmierbaren „Power-Manager-II“-Powermanagement-ICs von Lattice. Durch deren Programmierbarkeit lassen sich sämtliche Powermanagement-Funktionen über unterschiedliche Algorithmen im Power-Manager-II-Baustein implementieren. Damit das Verhalten dieser Algorithmen die an sie gestellten Erwartungen auch unter verschiedenen Fehlerbedingungen erfüllt, kann man diese Algorithmen simulieren.

Wer sollte „Power 2 You“ lesen?

Jeder Systemarchitektur-Entwickler, der die Time-to-Market durch den Einsatz eines standardisierten Powermanagement-Bibliothekselementes verkürzen will. Diese Bibliothekselemente lassen sich in unterschiedliche Leiterplattendesigns hinein kopieren und dann per Software kundenspezifisch anpassen.
Jeder Leiterplatten-Entwickler, der auch noch nach der Leiterplattenbestückung den Powermanagement-Algorithmus ändern können will.
Jeder Bauteil-Ingenieur, der seine Kosten pro Powermanagement-Funktion senken und die Anzahl der für das Power Management verwendeten Bauteile verringern muss.

Auf der Titelseite des E-Buchs befindet sich ein System-Blockdiagramm mit Hyperlinks zu den betreffenden Kapiteln, was das Durchblättern erleichtert. Das Buch im PDF-Format steht zum Download bereit: E-Book „Power 2 You“

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