【电源电路及线路方案】多电源电路的可靠性测试

1、多电源电路的可靠性设计电的情况，对于这些电路，在电压变化的过程中，可能会引发电路无效复位或上电失败的故障。决方案。随着通信设备复杂程度的方案在工程运用上得到了广泛信设备内各部件将面临一次上电初始化的考验。图1:FPGA的上电加载机制。电路上电问题分析现在通信机房大多采用-48V直流电源，而电子元器件一般采用低电压供电，以5V和3.3V最为常见，近几年随着低功耗器件的大量使用，1.5V、1.8V、2.5V电源也被采用。电路设计中往往采用DC-DC采用一种电源模块加多个直流电压转换器的方案，下面就两种典型情况作简单分析。1采用多电源模块设计的电路这种设计一般包括1只48-5V电源模块和1只48-3

2、.3V电源模块。其中5V电源模块主要给电路内5V电源模块主要给电路内供电，以及供给直流电压转换器进行更小电压的转换。这里应当指出，如果采用线性调压器(LDO)进行小电压转换时，上级电压通常采用3.3V，因为常用的1.5V、1.8V、2.5V与5V的压降很大，在进行电压转换的时候将损失更多功率，同时增加系统的散热负担。对于这种设计，由于不同电源模块的指标差异，存在上电顺序的问题。如果5V达到稳定的时间比3.3V早，那么将可能造成如下问题：a. 5V器件已经运行正常，而3.3V的FPGA、ASIC还未加载或初始化完毕。如果电路内MCU单元为5V供电，那么MCU初始化FPGA和ASIC失败，电路工作

3、将不正常，这种情况理论上可以通过在MCU程序代码里添加空转等待语句，但是实际上仍然存在问题，见下面的分析。b. FPGA加载失败。图1显示了一般可编程逻辑器件的上电加载机制。图2显示了48-3.3V波动，测试其他电压，也发现类似情况。从图2在上电过程中需要自检电压，一旦所有要求的电压值大于某个范围就开始加载，而此时如果电FPGA波峰时FPGA快速检查电压并可能通过，在FPGA加载正进行到下FPGA的后续加载操FPGA在上电自检的时候都有个监测电图2：电源纹波示例。压是否稳定的过程，加载失败的情况基本上很少，不过大部分的FPGA对电压都有严格的要求。c.与b类似，很多ASIC专用芯片、CPLD在

4、上电初始化的时候都需要有稳定的电压，这里不再累述，可以参阅相关芯片资料。2.采用单电源模块设计的电路48-5V单电源模块和加直流电压转换器的方题。因为电源模块直接输出5V，其他电压值通过直流电压转换器转换，因此小于5V的电压上电肯定晚于5V。现在DC-DC模块的设计差异，某些模块在慢上电的过程中出现的电压摆动仍然会影响FPGA和ASIC的初始化。解决方法对应可能出现的问题，可以找到相应的解决方法。在前文分析的第一种情况(采用多电源模块)下，对应a，可以复位MCU；对应b，可以复位FPGA；对应c，可以复位相关芯片。对于第2种情况(采用单电源模块)，复位相应的芯片也可以解决问题。所以最直接有效的

5、方法就是复位。Maxim公司的MAX708芯片来完成自动复位的功能。MAX708是一种微处理器电源监控芯片，可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号。复位信号可由VCC 电压、手动复位输入或由独立的比较器触发。独立的比较器可用于监视第二个电源信号。在电路设计中，MCU单元一般由51单片机构成，单片机的复位信号是高有效。一般FPGA和ASIC的复位信号都是低有效。由于MAX708可同时输出高电平有效和低电平有效的复位信号，因此可以利用MAX708的这个特点来解决电路内的上电复位问题。如图3所示，当PFI端子上的电压值小于1.25V时，PFO端子将输出低电平(平时为PFI端子的这个特性，可以用它

6、来监控电路上的1.5V电压。在通信设备里，电路上一般含有图3：利用MAX708实现上电复位应用。1.5V的电压值，1.5V应该属于不必理会它的上级电压了。这里PFI上的电压值大概为1.3V，当然电压值越接近1.25V，电压监控的灵敏度越高。可以用公式(VV )/R1=(V /R2)计算出需要的电阻比值。这里V为1.5V，V 为1.3V。PFIsupplyPFIPFIsupply可以想象，电路上电过程中，1.5V的末级电压如果没有达到要求，复位信号将一直存在，包括给MCU的RST3中的MREST为手动添加的复位信号。需要指出的是，MAX708本身可以监控VCC电压(这里为5V)，这对电路采用多电源模块的设计是很有用的。因为两个电源模块相互独立，5V和1.5V可能不是源于同一个电源模块，所以在监控1.5V的同时也需要监控5V电压。MAX7081.25