优化PCB设计的可编程电源管理方案
图2显示了一个采用单一可编程电源管理器件的典型PCB电源管理实现。可编程电源管理器件需要可编程模拟和数字部分以简化多个传统单功能电源管理器件的整合。设计师可配置可编程模拟部分以监测一组电压组合而不必求助采用一个专门配置、厂家编程的单功能器件。
图2：一个可编程电源管理器件可取代多个单功能IC。
需要用电源管理器件的可编程数字部分来定义针对PCB的逻辑，该逻辑结合可编程电源监测功能来实现诸如复位生成、电源故障中断生成以及各个电源的排序。一个基于软件的可编程设计方法论使电源管理器件能提供多种针对具体PCB的电源管理功能。
利用可编程电源管理器件
莱迪思半导体(Lattice Semiconductor)的Power Manager II器件是可编程电源管理器件的一个例子。Power Manager II整合了若干数字和模拟单元以支持多个单功能电源管理器件的整合。图3是Power Manager II器件的框图。图3中所示的器件是Power1014A，它是Power Manager II系列中的一款产品。Power1014A可监测10种电源电压、带有14个输出，可实现全部电源管理功能。Power1014A利用20个片上可编程精准门限比较器实现多达10组电压的过/欠压监测，典型监测精度是0.3%。数字监测输入可用于连接诸如手动复位、电源和关断等数字信号。
图3：莱迪思半导体的Power Manager II系列器件架构。
Power1014A有4个定时器，每个的编程范围都是从32μs到2s，其间有122个步进。这些定时器可用于控制排序延时、复位脉冲展延以及看门狗定时器。12路漏极开路输出可由片上的24宏单元CPLD驱动来使能DC-DC转换器以实现排序、为CPU生成复位信号及驱动用于实现热插拔功能的P沟道MOSFET。Power1014A还有两个高压(到12V)MOSFET驱动器通过N沟道使能电源、或实现软启动功能以及在负电压电源上实现热插拔功能。任何微处理器，借助片上的10位A/D转换器、通过I2C总线可测量任一组电源电压。该I2C总线还可用于监测电源比较器、输入和输出状态。
可编程能力使电源管理标准化
通过简单地再配置可编程器件，设计师可借助一个可编程电源管理器件实现全部特定PCB电源管理功能。相同的可编程器件可被用于多个PCB而不是采用多个单功能IC。因此，设计师可在整个设计内对单一可编程电源管理器件实施标准化。将电源管理功能整合进单一可编程电源管理器件并在多个PCB上利用同一器件，具有如下好处：
1. 缩小PCB体积、增加可靠性
将多个单功能IC集成进一个器件的主要好处是减小了PCB面积。减少的器件数及相应的互连走线缩小了PCB面积并降低了成本。从统计学角度看，减少了的器件数还增加了PCB的可靠性。
2. 满足复杂电源管理需求的能力
当今PCB上所用的电源数在增加。另外，监测和控制功能的复杂性也在增加。因可编程电源管理器件整合了更多的电源监测输入(与单功能IC比)以及可编程数字逻辑部分，所以这些器件更适合实现复杂的电源管理功能。另外，可编程性提供能快速调适以满足改变的规范要求的灵活性。
3. 无需第二个供货渠道
一般来说，第二渠道是为了规避因无法获得器件造成生产延误而采取的防范措施。一个典型系统实际上需来自不同供应商的多个小规模单功能器件的现实加剧了该需求。借助在所有PCB和项目中对单一可编程电源管理器件实施标准化，对既费时又浪费资源的第二渠道的需求可被显著降低甚至彻底不再需要。
4. 降低总体系统成本
可编程电源管理器件一般来说比单独的各单功能IC的总和价要便宜。另外，对系统内的多个PCB实施标准化电源管理，因批量加大折扣更高，又进一步降低了成本。
5. 可用软件实现电源管理功能
在利用由软件实现的可编程电源管理器件进行设计。典型情况，利用板上模拟器，软件设计工具还支持对电源管理算法的验证。因电源管理设计在投板前进行了完全验证，所以一次性通过的机会很高，从而进一步加快了产品上市步伐。
本文小结
当今PCB上使用的电源数在持续增加，电源管理算法甚至也变得更加复杂。然而传统过时的电源管理方案仍常常被用于这些对电源管理要求益发苛刻的应用，从而使PCB设计变得低效且昂贵、还常常因不得已的取舍而使结果留有缺憾。
本文针对这一复杂的电源管理问题提出了一种设计方案：采用可编程、混合信号电源管理器件。设计师可对“电源管理PLD”实施标准化并在整个系统PCB上都采用该器件，从而降低了成本、增加了可靠性并加快了产品上市速度。
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