中心議題：

• 多電源供電係統無效複位分析

解決方案：

• 使用電源監控芯片控製複位

在(zai)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)路(lu)中(zhong)
，大(da)多(duo)存(cun)在(zai)兩(liang)種(zhong)以(yi)上(shang)的(de)電(dian)源(yuan)，實(shi)際(ji)工(gong)程(cheng)應(ying)用(yong)中(zhong)還(hai)常(chang)有(you)蓄(xu)電(dian)池(chi)提(ti)供(gong)後(hou)備(bei)供(gong)電(dian)的(de)情(qing)況(kuang)，對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)電(dian)路(lu)
，在(zai)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，可(ke)能(neng)會(hui)引(yin)發(fa)電(dian)路(lu)無(wu)效(xiao)複(fu)位(wei)或(huo)上(shang)電(dian)失(shi)敗(bai)的(de)故(gu)障(zhang)。對(dui)此(ci)
，本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)實(shi)用(yong)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

suizhetongxinshebeifuzachengdudetigao，gongchengyingyongduishebeidekekaoxingyaoqiuyesuizhitigao。gezhongdianyuanpeisongfanganzaigongchengyunyongshangdedaoleguangfandeyingyong
，zaiyouhoubeidianchigongdiandeyingyongshang
，youyugongdianxitongdeqiehuan

，tongxinshebeineigebujianjiangmianlinyicishangdianchushihuadekaoyan。

電路上電問題分析

現在通信機房大多采用-48V直流電源
，而電子元器件一般采用低電壓供電，以5V和3.3V最為常見，近幾年隨著低功耗器件的大量使用
，1.5V、1.8V、2.5V電源也被采用。電路設計中往往采用DC-DC電源轉化模塊提供二次電源。在同時使用多種電源時，可采用多種電源模塊，或采用一種電源模塊加多個直流電壓轉換器的方案，下麵就兩種典型情況作簡單分析。

1．采用多電源模塊設計的電路

這種設計一般包括1隻48-5V電源模塊和1隻48-3.3V電源模塊。

其中5V電源模塊主要給電路內5V器件供電；3.3V電源模塊主要給電路內FPGA
、ASIC供電，以及供給直流電壓轉換器進行更小電壓的轉換。這裏應當指出
，如果采用線性調壓器(LDO)進行小電壓轉換時，上級電壓通常采用3.3V，因為常用的1.5V
、1.8V
、2.5V與5V的壓降很大，在進行電壓轉換的時候將損失更多功率
，同時增加係統的散熱負擔。

對於這種設計
，由於不同電源模塊的指標差異
，存在上電順序的問題。如果5V達到穩定的時間比3.3V早，那麼將可能造成如下問題：

a. 5V器件已經運行正常，而3.3V的FPGA、ASIC還未加載或初始化完畢。如果電路內MCU單元為5V供電
，那麼MCU初始化FPGA和ASIC失敗，電路工作將不正常，這種情況理論上可以通過在MCU程序代碼裏添加空轉等待語句，但是實際上仍然存在問題，見下麵的分析。

b. FPGA加載失敗。圖1顯示了一般可編程邏輯器件的上電加載機製。圖2顯示了48-3.3V的某品牌電源模塊在用蓄電池加電時，其電壓在上升過程中與達到穩定狀態前出現的較為嚴重的波動
，測試其他電壓，也發現類似情況。

圖1: FPGA的上電加載機製。                                                                                           圖2：電源紋波示例。


從圖1

、圖2可以分析到，FPGA在上電過程中需要自檢電壓
，一旦所有要求的電壓值大於某個範圍就開始加載，而此時如果電壓波動較大，那麼FPGA可能會加載失敗
，因為當波動的電壓處於波峰時FPGA快速檢查電壓並可能通過，在FPGA加載正進行到下麵某一步時，電壓值突然下降直至波穀，那麼FPGA的後續加載操作將異常。當然
，現在不少FPGA在上電自檢的時候都有個監測電壓是否穩定的過程，加載失敗的情況基本上很少
，不過大部分的FPGA對電壓都有嚴格的要求。

c.與b類似，很多ASIC專用芯片
、CPLD在上電初始化的時候都需要有穩定的電壓
，這裏不再累述，可以參閱相關芯片資料。[page]
2.采用單電源模塊設計的電路

目前在係統設計中
，為了兼容各種電壓也常采用48-5Vdandianyuanmokuaihejiazhiliudianyazhuanhuanqidefangan。qishicaiyongdandianyuanmokuaideshejitongyangmianlinshangmiantidaodewenti。dandianyuanmokuaiyecunzaishangdianshunxuxianhoudewenti。yinweidianyuanmokuaizhijieshuchu5V，其他電壓值通過直流電壓轉換器轉換
，因此小於5V的電壓上電肯定晚於5V。

在蓄電池供電的情況下，由於蓄電池的本身特性，在上電的時候其電壓是緩慢上升的，由於現在DC-DC模塊的設計差異，某些模塊在慢上電的過程中出現的電壓擺動仍然會影響FPGA和ASIC的初始化。

解決方法

對應可能出現的問題，可以找到相應的解決方法。在前文分析的第一種情況(采用多電源模塊)下
，對應a
，可以複位MCU；對應b，可以複位FPGA；對應c，可以複位相關芯片。對於第2種情況(采用單電源模塊)，複位相應的芯片也可以解決問題。所以最直接有效的方法就是複位。

當然我們不可能等到故障出現的時候再去手動複位，這裏可以考慮使用Maxim公司的MAX708芯片來完成自動複位的功能。
MAX708是一種微處理器電源監控芯片，可同時輸出高電平有效和低電平有效的複位信號。複位信號可由VCC 電壓、手動複位輸入或由獨立的比較器觸發。獨立的比較器可用於監視第二個電源信號。

在電路設計中，MCU單元一般由51單片機構成
，單片機的複位信號是高有效。一般FPGA和ASIC的複位信號都是低有效。由於MAX708可同時輸出高電平有效和低電平有效的複位信號
，因此可以利用MAX708的這個特點來解決電路內MCU、FPGA、ASIC的上電複位問題。
                                                
                                                                圖3：利用MAX708實現上電複位應用。

如圖3所示
，當PFI端子上的電壓值小於1.25V時，PFO端子將輸出低電平(平時為高)。由於PFI端子的這個特性，可以用它來監控電路上的1.5V電壓。在通信設備裏，電路上一般含有5V、3.3V、2.5V、1.8V、1.5V的電壓值，1.5V應該屬於末級電壓
，就是說通過直流電壓轉換器最後轉壓出來的，我們監控了最小電壓(1.5V)，自然也就不必理會它的上級電壓了。

這裏PFI上的電壓值大概為1.3V，當然電壓值越接近1.25V，電壓監控的靈敏度越高。可以用公式{(Vsupply－VPFI)/R1}=(VPFI/R2)計算出需要的電阻比值。這裏Vsupply為1.5V，VPFI為1.3V。

可以想象，電路上電過程中，1.5V的末級電壓如果沒有達到要求，複位信號將一直存在，包括給MCU的RST複位信號，和給其它芯片的低電平有效的複位信號。圖3中的MREST為手動添加的複位信號。

需要指出的是
，MAX708本身可以監控VCC電壓(這裏為5V)，這對電路采用多電源模塊的設計是很有用的。因為兩個電源模塊相互獨立，5V和1.5V可能不是源於同一個電源模塊，所以在監控1.5V的同時也需要監控5V電壓。

當然
，由於MAX708芯片本身的限製
，它無法監控小於1.25V的電壓。但是在電信級設備中，功耗問題並不很迫切，所以這樣小的電壓基本上應用很少。

電dian源yuan波bo動dong造zao成cheng的de電dian路lu上shang電dian失shi敗bai故gu障zhang，隻zhi是shi涉she及ji電dian源yuan可ke靠kao性xing的de一yi個ge方fang麵mian。這zhe裏li舉ju的de一yi個ge實shi際ji應ying用yong的de例li子zi可ke能neng並bing不bu適shi合he於yu各ge種zhong情qing況kuang


，其qi目mu的de隻zhi是shi在zai於yu提ti醒xing設she計ji人ren員yuan在zai有you關guan電dian源yuan設she計ji中zhong可ke能neng存cun在zai的de隱yin患huan。現xian在zai

，FPGA和ASIC在(zai)降(jiang)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)同(tong)時(shi)，也(ye)具(ju)有(you)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)壓(ya)，某(mou)些(xie)器(qi)件(jian)還(hai)特(te)別(bie)對(dui)各(ge)種(zhong)電(dian)壓(ya)的(de)上(shang)電(dian)順(shun)序(xu)有(you)嚴(yan)格(ge)的(de)要(yao)求(qiu)。硬(ying)件(jian)工(gong)程(cheng)師(shi)在(zai)應(ying)用(yong)這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)進(jin)行(xing)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)設(she)計(ji)的(de)同(tong)時(shi)，也(ye)將(jiang)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)麵(mian)臨(lin)如(ru)何(he)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。