專利名稱：用于控制和監(jiān)控負(fù)載點(diǎn)調(diào)整器陣列的數(shù)字功率管理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率控制系統(tǒng)，更具體地說，涉及控制和監(jiān)控負(fù)載點(diǎn) 調(diào)整器陣列的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電子系統(tǒng)的增加的復(fù)雜性，電子系統(tǒng)通常需要以多種不同的 離散的電壓和電流電平提供功率。例如，電子系統(tǒng)可包括需要諸如3 伏、5伏、9伏等電壓的分立電路。此外，許多這樣的電路需要相對(duì)較 低的電壓(例如l伏)，而具有相對(duì)較高的電流(例如IOO安)。由于多種 原因，不希望在相對(duì)較長的距離上以低電壓將相對(duì)較高的電流傳遞到 電子裝置。首先，低電壓、高電流傳輸線路的相對(duì)較長的物理路程消 耗了相當(dāng)大的電路板面積并使得電路板上信號(hào)線的路線發(fā)生擁塞。第 二，承載高電流的線路的阻抗往往耗散大量功率，并使得負(fù)栽調(diào)整復(fù) 雜化。第三，很難定制能適應(yīng)負(fù)載要求改變的電壓/電流特性。為了滿足這些功率要求，已知將中間總線電壓分布在整個(gè)電子系 統(tǒng)中，并且在電子系統(tǒng)內(nèi)的消耗功率的位置處包括各個(gè)負(fù)栽點(diǎn)("POL") 調(diào)整器，即DC/DC轉(zhuǎn)換器。特別地，POL調(diào)整器被包括在每個(gè)相應(yīng) 的電子電路中，把中間總線電壓轉(zhuǎn)換成電子電路所需要的電平。 一個(gè)
電子系統(tǒng)可包括多個(gè)POL調(diào)整器，把中間總線電壓轉(zhuǎn)換成多個(gè)電壓電 平中的每個(gè)電壓電平。在理想情況下，POL調(diào)整器在物理上位于相應(yīng) 的電子電路附近，從而使電子系統(tǒng)內(nèi)的低電壓、高電流線路的長度最 小化。中間總線電壓可以通過使用使損耗最小化的低電流線路被傳遞 到多個(gè)POL調(diào)整器。利用這種分配方法，需要協(xié)調(diào)對(duì)功率系統(tǒng)的POL調(diào)整器的控制 和監(jiān)控。POL調(diào)整器通常與驅(qū)動(dòng)、編程和監(jiān)控各個(gè)POL調(diào)整器的電 源控制器相結(jié)合地工作。本領(lǐng)域中已知控制器使用多連接并行總線來 驅(qū)動(dòng)和編程每個(gè)POL調(diào)整器。例如，并行總線可以傳送使能/禁止比 特，用于接通和關(guān)斷每個(gè)POL調(diào)整器；以及電壓識(shí)別(VID)數(shù)據(jù)比特， 用于對(duì)POL調(diào)整器的輸出電壓設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行編程?？刂破鬟€可以使用附 加的連接來監(jiān)控由每個(gè)POL調(diào)整器傳遞的電壓/電流，以檢測POL調(diào) 整器的故障情況。這種控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，它使總的電子系統(tǒng)增加 了復(fù)雜性和尺寸。因此，有利地具有用于控制和監(jiān)控在分布電源系統(tǒng)內(nèi)的POL調(diào) 整器的系統(tǒng)和方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通過提供適用于控制和監(jiān)控功率控制系統(tǒng)的POL調(diào)整器 的數(shù)字功率管理器而克服了現(xiàn)有技術(shù)的這些和其它缺點(diǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，功率控制系統(tǒng)包括多個(gè)負(fù)載點(diǎn)(POL) 調(diào)整器，每個(gè)適用于將調(diào)整后的功率輸送給負(fù)載；工作連接多個(gè)POL 調(diào)整器的串行數(shù)據(jù)總線；以及被連接到數(shù)據(jù)總線的數(shù)字功率管理器。 數(shù)字功率管理器包括控制器，適用于執(zhí)行存儲(chǔ)的指令，以經(jīng)由串行數(shù) 據(jù)總線對(duì)多個(gè)POL調(diào)整器的工作參數(shù)進(jìn)行編程并經(jīng)由串行數(shù)據(jù)總線 接收來自多個(gè)POL調(diào)整器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。數(shù)字功率管理器還包括諸如 I2C接口的用戶接口 ，適用于從其接收編程數(shù)據(jù)并發(fā)送監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)給它。 數(shù)字功率管理器還包括包含多個(gè)寄存器的非易失性存儲(chǔ)器，其中包括 數(shù)字功率管理器配置寄存器，存儲(chǔ)有規(guī)定了功率控制系統(tǒng)的配置的數(shù)
據(jù)值；POL設(shè)置寄存器，存儲(chǔ)有反映一個(gè)POL調(diào)整器的編程狀態(tài)的 數(shù)據(jù)值；POL監(jiān)控寄存器，存儲(chǔ)有反映在一個(gè)POL調(diào)整器內(nèi)的操作 情況的狀態(tài)的數(shù)據(jù)值；和用戶可規(guī)定的空間。數(shù)字功率管理器適用于 對(duì)每個(gè)POL調(diào)整器的電壓裕度進(jìn)行編程。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)主機(jī)用戶系統(tǒng)被工作耦合 到數(shù)字功率管理器。主機(jī)用戶系統(tǒng)還包括圖形用戶界面，提供功率控 制系統(tǒng)的監(jiān)控和編程。例如，圖形用戶界面還提供了用于對(duì)每個(gè)POL 調(diào)整器的電壓裕度進(jìn)行編程、用于監(jiān)控POL調(diào)整器的操作情況、和/ 或用于對(duì)POL調(diào)整器進(jìn)行編程的接口 。數(shù)字功率管理器還適用于經(jīng)由 串行數(shù)據(jù)總線接收來自POL調(diào)整器的故障檢測信息。通過考慮下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，將使本領(lǐng)域技術(shù)人員更 全面地了解用于控制和監(jiān)控在分布功率系統(tǒng)內(nèi)的POL調(diào)整器的系統(tǒng) 和方法以及本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和目的。現(xiàn)在參考將首先被概略地描述 的附圖。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性POL控制系統(tǒng)的框圖； 圖2是POL控制系統(tǒng)的示例性數(shù)字功率管理器的框圖； 圖3a和3b以圖形方式示出了在數(shù)字功率管理器中用于存儲(chǔ)POL參數(shù)的監(jiān)控存儲(chǔ)器；圖4是用于執(zhí)行POL調(diào)整器的確定電壓裕度的過程的流程圖； 圖5是用于監(jiān)控POL調(diào)整器的性能的過程的流程圖； 圖6是顯示用于數(shù)字功率管理器的存儲(chǔ)器的示例性劃分的框圖； 圖7是顯示用于監(jiān)控在POL控制系統(tǒng)內(nèi)的POL調(diào)整器的圖形用戶界面(GUI)的示例性屏幕圖；圖8是顯示用于監(jiān)控POL控制系統(tǒng)的中間總線電壓狀態(tài)的圖形用戶界面的示例性屏幕圖；以及圖9是顯示用于監(jiān)控POL控制系統(tǒng)的環(huán)形緩存器狀態(tài)的圖形用戶界面的示例性屏幕圖。具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種數(shù)字功率管理器，用于控制和監(jiān)控在分布功率系統(tǒng)內(nèi)的POL調(diào)整器。在以下的詳細(xì)說明中，相同的附圖標(biāo)記被用來 描述在一個(gè)或多個(gè)圖中顯示的相同的單元。首先參照?qǐng)D1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的POL功 率系統(tǒng)IO。 POL功率系統(tǒng)10包括數(shù)字功率管理器(DPM)12，前端調(diào) 整器(FE)14，和多個(gè)功率控制組22，24,26，28(也標(biāo)記為組A到組D)。 每個(gè)功率控制組包括多個(gè)單獨(dú)的POL調(diào)整器(如POL調(diào)整器 22a-22n)。這里描述的POL調(diào)整器包括但不限于負(fù)載點(diǎn)調(diào)整器、負(fù)栽 上的功率調(diào)整器、DC/DC變換器、電壓調(diào)整器、和本領(lǐng)域技術(shù)人員已 知的所有其它可編程的電壓或電流調(diào)整裝置。每個(gè)POL調(diào)整器具有唯 一的5比特地址(ADDR)，通過使各個(gè)地址管腳接地來編程。每組POL調(diào)整器生成多個(gè)供給相應(yīng)負(fù)載的輸出電壓。POL調(diào)整 器可以根據(jù)供應(yīng)電壓的負(fù)載的特性被分組。例如，以很高相關(guān)性來為 負(fù)栽提供電壓的POL調(diào)整器可被放置在一組中，例如，提供CPU核 心電壓的所有POL調(diào)整器被放置在組A中，為輸入/輸出電路供電的 POL調(diào)整器被放置在組B中，等等。通過把多個(gè)POL調(diào)整器分組到 一起，在一組內(nèi)的POL調(diào)整器在故障情況下可以呈現(xiàn)相同的響應(yīng)特 性。分組使得用戶能夠?qū)Ω呒?jí)故障管理方案進(jìn)行編程并定義裕度功能、 監(jiān)控、啟動(dòng)特性、和報(bào)告慣例。每組POL調(diào)整器代表POL調(diào)整器的 一個(gè)虛擬的、而不是物理的分組。 一個(gè)特定組中的POL調(diào)整器實(shí)際上 可以在電氣系統(tǒng)內(nèi)在物理上互相分開。應(yīng)當(dāng)理解，在圖1中組的數(shù)目 和在每個(gè)組中顯示的POL調(diào)整器僅僅示例地表示，并且可以有利地利 用更大或更小數(shù)目的組和/或每個(gè)組內(nèi)的POL調(diào)整器。另外，POL調(diào) 整器完全可以不分組，POL控制系統(tǒng)10可包括多個(gè)單獨(dú)的POL調(diào)整 器。前端調(diào)整器14從電壓源(例如48伏)提取功率，并通過中間電壓 總線將中間電壓(IBV)提供到多個(gè)組22,24,26,28。前端調(diào)整器14可以
簡單地包括另 一個(gè)POL調(diào)整器。數(shù)字功率管理器12從中間電壓總線 或從電路板偏壓源提取它的功率。雖然被顯示為分開的裝置，數(shù)字功 率管理器12和前端調(diào)整器14也可被合并成單個(gè)的單元。作為替代， 前端調(diào)整器14可通過多個(gè)中間電壓總線把多個(gè)中間電壓提供到POL 調(diào)整器的組。數(shù)字功率管理器12通過經(jīng)由單向或雙向串行總線(圖1中顯示 為同步/數(shù)據(jù)(SD)線路)寫入和/或讀出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(同步地或異步地)，而 與多個(gè)POL調(diào)整器通信。SD線路可包括允許異步地傳送數(shù)據(jù)的雙線路串行總線(例如fc)或允許同步地傳送數(shù)據(jù)的單線路串行總線(即用一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來同步)。SD線路用一個(gè)主時(shí)鐘為所有的POL調(diào)整器提 供同步，所述主時(shí)鐘由數(shù)字功率管理器12生成，并同時(shí)執(zhí)行在POL 調(diào)整器與數(shù)字功率管理器12之間的雙向數(shù)據(jù)傳送。為了尋址在任何組 中的任何特定的POL調(diào)整器，每個(gè)POL調(diào)整器以一個(gè)唯一的地址被 識(shí)別，它可以被硬連線到POL調(diào)整器中或通過其它方法設(shè)置。數(shù)字功 率管理器12還通過各個(gè)單向或雙向串行線路-圖1中顯示為 OKA，OKB,OKC OKD線路(分別對(duì)應(yīng)于每個(gè)組A-D)(下面也被稱為各 個(gè)OK線路)，與多個(gè)組中的每一個(gè)組進(jìn)行通信，用于故障管理。數(shù)字功率管理器12經(jīng)由串行數(shù)據(jù)總線(120與主機(jī)用戶系統(tǒng)通 信，用于編程、設(shè)置、和監(jiān)控POL控制系統(tǒng)10。主機(jī)用戶系統(tǒng)包括 直接或通過網(wǎng)絡(luò)耦合到^C接口的計(jì)算機(jī)，具有適用于與數(shù)字功率管 理器12進(jìn)行通信的適當(dāng)軟件。正如本領(lǐng)域中已知的，主計(jì)算機(jī)配備有 基于圖形的用戶界面(GUI)，它結(jié)合了可移動(dòng)窗口、圖標(biāo)和鼠標(biāo)，如基 于Micosoft Windows 界面。GUI可包括標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)先編程的格式用于 表示文本和圖形，正如本領(lǐng)域中通常所理解的。從數(shù)字功率管理器12 接收的信息通過GUI被顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，主機(jī)用戶可以通過在 GUI的屏幕上做出改變而編程和監(jiān)控POL控制系統(tǒng)10的操作。數(shù)字 功率管理器12執(zhí)行在連接到主機(jī)系統(tǒng)或GUI的I2C接口與連接到各 個(gè)POL調(diào)整器的SD線路之間的轉(zhuǎn)換。數(shù)字功率管理器12可以通過 使用高和低電平命令經(jīng)由GUI或直接經(jīng)由fC總線來控制。 數(shù)字功率管理器12通過控制前端調(diào)整器14和消弧電路16提供 對(duì)于中間電壓總線的欠電壓和過電壓保護(hù)，支持錯(cuò)誤保護(hù)，并在交流 電力線故障的情況下(由AC FaiLN輸入線路上的一個(gè)信號(hào)所反映)執(zhí) 行受控系統(tǒng)的關(guān)斷。具體來說，數(shù)字功率管理器12通過分開的線路 (FE一EN)與前端調(diào)整器14通信，在系統(tǒng)范圍故障的情況下禁止前端調(diào) 整器14的操作。如果在一個(gè)POL調(diào)整器中有部件故障，則該P(yáng)OL 調(diào)整器的輸出會(huì)經(jīng)歷過電壓情況，這將損壞它的相應(yīng)負(fù)載。所以當(dāng)檢 測到這樣的故障時(shí)，非常希望盡可能快速地降低中間總線電壓。因此， POL控制系統(tǒng)還可包括耦合到中間電壓總線的一個(gè)可選的消弧電路 16，它把在中間電壓總線上剩余的電壓引至地，從而切斷加到POL 調(diào)整器的中間電壓(VIN)并防止任何過電壓情況。圖2是POL控制系統(tǒng)的示例性數(shù)字功率管理器12的框圖。數(shù)字 功率管理器12包括控制器32，它執(zhí)行存儲(chǔ)的指令，響應(yīng)于來自主機(jī) 用戶的命令、中斷以及從POL調(diào)整器接收的狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制和監(jiān)控?cái)?shù) 字功率管理器12的操作。時(shí)鐘發(fā)生器54和定時(shí)電路52給控制器32 提供適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)，控制內(nèi)部和外部功能的定時(shí)?？梢灶A(yù)料，數(shù)字 功率管理器12被包括在單個(gè)集成電路中?？刂破?2被耦合到兩個(gè)存儲(chǔ)器模塊，包括非易失性存儲(chǔ)器34(例 如閃存存儲(chǔ)器)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)36。在啟動(dòng)后，數(shù)據(jù)從非易失 性存儲(chǔ)器34被寫入到RAM 36中，此后，控制器訪問RAM以使用數(shù) 據(jù)。這使得非易失性存儲(chǔ)器34的讀/寫周期的數(shù)目最小化，從而提高 了它的工作壽命。非易失性存儲(chǔ)器34被分段成四個(gè)扇區(qū)，包括DPM 配置寄存器、POL設(shè)置寄存器、POL監(jiān)控寄存器、和用戶存儲(chǔ)器。 DPM配置寄存器存儲(chǔ)有反映數(shù)字功率管理器12的編程的數(shù)據(jù)值并規(guī) 定了 POL控制系統(tǒng)的配置。POL設(shè)置寄存器存儲(chǔ)有反映各個(gè)POL調(diào) 整器的編程的數(shù)據(jù)值。POL監(jiān)控寄存器存儲(chǔ)有反映在各個(gè)POL調(diào)整 器內(nèi)的運(yùn)行情況的監(jiān)控的數(shù)據(jù)值。用戶存儲(chǔ)器是可用來存儲(chǔ)如系統(tǒng)識(shí) 別、制造日期、位置、應(yīng)用程序代碼版本等的用戶信息的用戶可規(guī)定 的空間。用戶可以通過12(:接口訪問用戶存儲(chǔ)器。
筒要地參照?qǐng)D3a和3b,圖中更詳細(xì)地示出了非易失性存儲(chǔ)器34 的POL監(jiān)控寄存器。圖3a示出了第一寄存器模塊62，存儲(chǔ)有反映每 個(gè)相應(yīng)的POL寄存器的編程的POL設(shè)置寄存器的拷貝。設(shè)置寄存器 規(guī)定了靜態(tài)參數(shù)，如在一組中的成員和組配置、故障傳播配置、中斷 配置、中間總線電壓高和低閾值、軟件版本、I2C地址等等。靜態(tài)寄 存器的每個(gè)參數(shù)可以有選擇性地被寫保護(hù)，用戶可被有選擇性地準(zhǔn)許基于只讀或讀/寫訪問每個(gè)參數(shù)。圖3b示出了第二寄存器模塊64，存儲(chǔ)有POL寄存器的拷貝， 用于每個(gè)POL調(diào)整器的運(yùn)行時(shí)間條件，包括輸出電壓64a，電流64b 和溫度64c。對(duì)于每個(gè)參數(shù)，有多個(gè)數(shù)值(例如15個(gè)數(shù)值)的環(huán)形緩存 器。參數(shù)被連續(xù)地釆樣和存儲(chǔ)在環(huán)形緩存器中，最舊的數(shù)據(jù)被重寫， 這樣，參數(shù)的最后的采樣的運(yùn)行記錄被保持。在系統(tǒng)故障的情況下， 環(huán)形緩存器將存儲(chǔ)系統(tǒng)關(guān)斷之前的多個(gè)監(jiān)控周期內(nèi)的數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)關(guān) 斷后，環(huán)形緩存器可以通過使用高和低電平命令經(jīng)由GUI或直接經(jīng)由 I2C總線被訪問。數(shù)據(jù)將^皮存儲(chǔ)在環(huán)形緩存器中，直至下一次開啟系 統(tǒng)為止，所以允許遠(yuǎn)端診斷和故障消除。圖9示出了使得用戶能夠監(jiān) 控環(huán)形緩存器狀態(tài)的GUI的示例性屏幕圖。列出了對(duì)于多個(gè)時(shí)間采樣 的溫度、輸出電壓和電流的數(shù)據(jù)值。回到圖2，控制器32通過fC控制器38、 SD接口42、監(jiān)控功能 裝置44、和上電復(fù)位(POR)裝置46而與外部系統(tǒng)通信?？刂破?2通 過I2C控制器38與用戶通信，它按照I2C標(biāo)準(zhǔn)提供在控制器32與I2C 總線之間的接口。 "C控制器38作為在控制器32與串行^C總線之 間的接口，并控制所有I忙總線特定的序列、協(xié)議、仲裁和定時(shí)。I2C 控制器38允許在串行數(shù)據(jù)通過SDA發(fā)送或接收而同時(shí)SCL輸出串行 時(shí)鐘的主模式下，或者在串行數(shù)據(jù)通過SDA發(fā)送或接收而同時(shí)串行時(shí) 鐘通過SCL被接收的從屬模式下，與數(shù)字功率管理器12進(jìn)行雙向通 信。fC控制器38還包括允許經(jīng)由硬連線或其它信令對(duì)數(shù)字功率管理 器12進(jìn)行編程的3比特地址(ADDR)輸入?？刂破?2通過SD接口 42與POL調(diào)整器通信，該SD接口又順
次耦合到SD線路和OK線路。OK線路的狀態(tài)被連續(xù)讀出并被保存 到一個(gè)內(nèi)部寄存器。來自POL調(diào)整器的錯(cuò)誤通過SD線路和OK線路 在整個(gè)功率控制系統(tǒng)10內(nèi)傳播。用于監(jiān)控和管理故障情況的示例性方 法和系統(tǒng)在2004年7月13日提交的、題為"System and Method for Managing Fault in a Power System"的臨時(shí)專利申請(qǐng)序歹'J號(hào) No.10/890,573中提供，該專利申請(qǐng)的主題整體地在此引用以供參考。 監(jiān)控功能裝置44接收反映系統(tǒng)電平命令的各種輸入，如中間電 壓總線傳感(IBV—S)、人工復(fù)位(RES—N)、 AC故障和多個(gè)中斷(INl-IN4)。數(shù)字功率管理器12通過IBV—S輸入連續(xù)地監(jiān)控中間總線電壓。 監(jiān)控功能裝置44測量中間總線電壓并把它與可編程的低(欠電壓)和高 (過電壓)閾值相比較。圖8示出了用來監(jiān)控中間總線電壓的GUI。 GUI 顯示標(biāo)稱中間總線電壓(IBVnom)、欠電壓閾值和過電壓閾值。如圖8 所示，欠電壓和過電壓閾值是根據(jù)標(biāo)稱中間總線電壓的百分比可選擇 的。當(dāng)中間總線電壓降低到低于低的閾值時(shí)，數(shù)字功率管理器12將 把所有的OK線路拉低，從而關(guān)斷所有的POL調(diào)整器。POL調(diào)整器 然后執(zhí)行常規(guī)的關(guān)斷序列。環(huán)形緩存器(下面討論)的內(nèi)容被保存在非 易失性存儲(chǔ)器34中。當(dāng)中間總線電壓恢復(fù)時(shí)，控制器32首先重新編 程所有的POL調(diào)整器，如果在GUI中"自動(dòng)開啟(Auto Turn On)" 被^使能，則通過SD接口 42將它們開啟。當(dāng)中間總線電壓超過高的閾 值時(shí)，控制器32將把所有的OK線路拉低，關(guān)斷所有的POL調(diào)整器。 POL調(diào)整器然后執(zhí)行常規(guī)的關(guān)斷序列。環(huán)形緩存器的內(nèi)容被保存在非 易失性存儲(chǔ)器34中。在一段延時(shí)(例如50ms)之后，控制器32關(guān)斷前 端調(diào)整器14。如果在延時(shí)的時(shí)間間隔內(nèi)電壓沒有降低到低于閾值，則 控制器32將觸發(fā)消弧電路16,把中間總線電壓驅(qū)動(dòng)至地。在清除中 間總線電壓高故障后一秒，控制器32將試圖開啟前端調(diào)整器14。如 果中間總線電壓處在極限內(nèi)，則控制器32將重新編程所有的POL調(diào) 整器，并且如果在GUI中"自動(dòng)開啟(AutoTurnOn)"被使能，則將 它們開啟。AC故障輸入由AC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)生成，它把輸入電壓(例 如48伏)提供到前端調(diào)整器14。如果為ACDC轉(zhuǎn)換器供電的AC電網(wǎng) 存在故障，則AC故障信號(hào)通知控制器32。如果沒有用于輸入電壓的 備份電池，則輸入電壓將在預(yù)定的時(shí)間間隔(例如20ms)后消失。當(dāng)控 制器32接收到AC故障信號(hào)時(shí)，控制器32將把所有的OK線路拉低， 關(guān)斷所有的POL調(diào)整器。POL調(diào)整器將執(zhí)行常規(guī)的關(guān)斷序列.環(huán)形緩 存器的內(nèi)容將被保存在非易失性存儲(chǔ)器34中。當(dāng)AC電壓恢復(fù)且AC 故障變?yōu)楦邥r(shí)，控制器32將重新編程所有的POL調(diào)整器，并且如果 在GUI中"自動(dòng)開啟(AutoTurnOn)"被使能，則將它們開啟。RES_N輸入使得控制器32響應(yīng)于某些觸發(fā)條件關(guān)斷所有的POL 調(diào)整器。中斷可被編程來關(guān)斷功率控制系統(tǒng)10的特定部件。例如，一 個(gè)中斷可以關(guān)斷POL調(diào)整器的一個(gè)特定組，以便允許更換用戶電平板 或部件。中斷允許通過把中斷輸入拉低而臨時(shí)關(guān)斷POL組。中斷在 GUI中斷配置窗口中被使能，或者直接經(jīng)由I2C總線通過寫入到DPM 配置寄存器而被使能。上電復(fù)位(POR)46接收一個(gè)復(fù)位信號(hào)(HW—RES一N)，它使得控制 器32復(fù)位，如在功率控制系統(tǒng)10的初始上電期間。當(dāng)功率控制系統(tǒng) 10初始上電時(shí)，上電復(fù)位(POR)46保證控制器32以已知的狀態(tài)啟動(dòng)。 上電復(fù)位(POR)46延遲控制器32的初始化，直至中間總線電壓穩(wěn)定在 一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娖綖橹埂OL調(diào)整器的性能參數(shù)可以由數(shù)字功率管理器12經(jīng)由I2C通信 總線被編程，而不用更換任何部件或重新連線印刷電路板線路。POL 編程數(shù)據(jù)可以預(yù)先裝載到數(shù)字功率管理器12中，或者可以由用戶經(jīng)由 GUI和I2C總線被編程。數(shù)字功率管理器12可以在安裝到主板上之前或之后被編程。POL編程數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器34的POL配 置寄存器中。POL調(diào)整器的編程在幾個(gè)步驟中進(jìn)行。在上電后，當(dāng)IBV一S管 腳上的電壓超過欠電壓保護(hù)閾值時(shí)，控制器32把編程數(shù)據(jù)從它的靜態(tài) 寄存器上傳到RAM36。然后，控制器32執(zhí)行循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)，
以保證編程數(shù)據(jù)的完整性。如果結(jié)果是正確的，則被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器34的POL設(shè)置寄存器中的編程數(shù)據(jù)經(jīng)由SD線路被發(fā)送到一 個(gè)相應(yīng)的POL調(diào)整器。每個(gè)數(shù)據(jù)傳送命令后面緊接著的是應(yīng)答確認(rèn)和 讀回程序過程。如果應(yīng)答確認(rèn)和讀回操作都是成功的，則POL調(diào)整器 被認(rèn)為是成功編程的，控制器32繼續(xù)對(duì)下一個(gè)POL調(diào)整器的編程。 在編程周期完成后，編程狀態(tài)信息被記錄在狀態(tài)寄存器中。圖4示出了用于編程POL調(diào)整器的電壓裕度的示例性過程80。 確定裕度是由主機(jī)用戶執(zhí)行的一項(xiàng)功能，用于測試在高和低軌極限的 電壓，并允許用戶為每個(gè)POL調(diào)整器設(shè)置所希望的百分比的裕度。在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)POL調(diào)整器的輸出電壓由用戶通過GUI 設(shè)置。裕度可以對(duì)于每個(gè)POL調(diào)整器分別被編程，或者可以廣播到一 個(gè)組中的所有POL調(diào)整器，或者可以廣播到功率控制系統(tǒng)10的所有 POL調(diào)整器。從步驟82開始，處理過程進(jìn)入一個(gè)循環(huán)，其中為功率控制系統(tǒng) 10中的每個(gè)POL調(diào)整器確定裕度。在步驟84,處理過程確定POL 調(diào)整器是否把它的輸出并行連接到另 一個(gè)POL調(diào)整器，以達(dá)到電流共 享的目的。當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)POL調(diào)整器以這種方式連接時(shí)，電流共享 組中的POL調(diào)整器必須被同時(shí)編程。用于共享組中的所有POL調(diào)整 器的地址被識(shí)別，以使得控制器32也可以把編程信息傳送給它們。然 后，在步驟86，控制器32傳送一個(gè)命令，以設(shè)置具有輸出電壓裕度 低數(shù)值(VOL)、輸出電壓裕度高數(shù)值(VOH)的輸出電壓設(shè)置點(diǎn) (WVOS)，和/或作為自變量的輸出電壓設(shè)置點(diǎn)(VOS)。處理過程然后 返回到步驟82，并對(duì)于下一個(gè)POL調(diào)整器重復(fù)執(zhí)行。在每個(gè)POL調(diào) 整器的裕度都已經(jīng)被編程后，處理過程在步驟88結(jié)束。圖5示出了用于監(jiān)控POL調(diào)整器的性能的處理過程100。處理 過程100連續(xù)獲取來自POL調(diào)整器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并與任何POL調(diào)整 器的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)地運(yùn)行。在步驟102，監(jiān)控處理過程從啟動(dòng)時(shí)鐘并 把計(jì)數(shù)器設(shè)置為零開始。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)鐘向上計(jì)數(shù)至 0.5秒，并且繼續(xù)重復(fù)進(jìn)行。計(jì)數(shù)器具有1和0兩個(gè)狀態(tài)。在步驟104,
監(jiān)控處理過程檢驗(yàn)時(shí)鐘周期是否為新的。如果這不是新的時(shí)鐘周期，則處理過程繼續(xù)循環(huán)到步驟104，直至新的時(shí)鐘周期開始為止。在步 驟106，計(jì)數(shù)器被遞增。處理過程接著開始一個(gè)主循環(huán)108,其對(duì)于每組POL調(diào)整器重 復(fù)進(jìn)行。在步驟110，處理過程檢驗(yàn)對(duì)于獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的頻率(FRM) 的設(shè)置。FRM設(shè)置可以具有兩種可能的狀態(tài)0，其對(duì)應(yīng)于lHz的頻 率；以及l(fā)，其對(duì)應(yīng)于2Hz的頻率。FRM設(shè)置在包括在非易失性存儲(chǔ) 器34中的DPM配置寄存器中規(guī)定。如果FRM設(shè)置為零而計(jì)數(shù)器為 零，則處理過程返回到步驟108，用于下一組POL調(diào)整器。否則，處 理過程進(jìn)到步驟112，在該步驟中，處理過程檢驗(yàn)對(duì)于獲取狀態(tài)監(jiān)控 數(shù)據(jù)(SMON)的設(shè)置。SMON設(shè)置可以具有兩種可能的狀態(tài)0,其對(duì) 應(yīng)于禁止自動(dòng)獲取來自POL調(diào)整器的狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；以及l(fā),其對(duì)應(yīng) 于使能自動(dòng)獲取來自POL調(diào)整器的狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。SMON設(shè)置在包 括在非易失性存儲(chǔ)器34中的DPM配置寄存器中規(guī)定。如果SMON 設(shè)置為零，則處理過程向下跳到步驟122(在下面討論)。否則，處理過 程進(jìn)到步驟114，在該步驟中，獲取對(duì)于所選的POL調(diào)整器組的狀態(tài) 寄存器的內(nèi)容。然后，包括在非易失性存儲(chǔ)器34中的POL監(jiān)控寄存 器用新的狀態(tài)(STx)信息被更新。在步驟118,處理過程確定狀態(tài)信息是否已改變，以及對(duì)于通知 用戶STx何時(shí)改變的(NST)設(shè)置是否等于1。 NST設(shè)置可以具有兩種 可能的狀態(tài)0，其對(duì)應(yīng)于禁止自動(dòng)通知；以及l(fā),其對(duì)應(yīng)于使能自動(dòng) 通知。NST設(shè)置在包括在非易失性存儲(chǔ)器34中的DPM配置寄存器中 規(guī)定。如果已經(jīng)有狀態(tài)信息發(fā)生改變且NST被設(shè)置為使能自動(dòng)通知， 則在步驟120中把狀態(tài)信息發(fā)送到用戶。否則，處理過程跳過步驟120， 進(jìn)到步驟122。在步驟122,處理過程檢驗(yàn)用于獲取參數(shù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù) (PMON)的設(shè)置值。PMON設(shè)置可以具有兩種可能的狀態(tài)0，其對(duì)應(yīng) 于禁止自動(dòng)獲取來自POL調(diào)整器的參數(shù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)；以及l(fā)，其對(duì)應(yīng)于 使能自動(dòng)獲取來自POL調(diào)整器的參數(shù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。PMON設(shè)置在包括 在非易失性存儲(chǔ)器34中的DPM配置寄存器中規(guī)定。如果PMON設(shè)到步驟124,在該步驟中，處理過程獲取對(duì)于 所選的組中的POL的參數(shù)數(shù)據(jù)。否則，處理過程返回到步驟108,并 重復(fù)進(jìn)行對(duì)于下一組POL調(diào)整器的循環(huán)。在對(duì)于每組POL調(diào)整器的 循環(huán)都完成后，處理過程返回到步驟104,等待下一個(gè)時(shí)鐘周期的開 始。圖6示出了通過包含在數(shù)字功率管理器12中的不同存儲(chǔ)器部分 的命令和數(shù)據(jù)的通信。寫保護(hù)(WP)寄存器33,35,37限制對(duì)非易失性存 儲(chǔ)器34和POL調(diào)整器22a-22c中的存儲(chǔ)器模塊的寫訪問。POL調(diào)整 器22a-22c ;陂顯示為每個(gè)具有相應(yīng)的SD接口 92和POL寄存器94。 如圖6所示，非易失性存儲(chǔ)器34的內(nèi)容已經(jīng)被寫入到RAM36，并且 控制器訪問RAM以使用和更新數(shù)據(jù)。fC接口 38或SD接口 42可以 通過l吏用讀或?qū)懽⑨寔碓L問RAM 36的內(nèi)容。WP寄存器33,35,37在 數(shù)字功率管理器12上電時(shí)被缺省設(shè)置為寫保護(hù)，從而阻止DPM寄存 器或POL設(shè)置寄存器的改變。具體來說，WP寄存器33阻止用戶寫 入到DPM寄存器，WP寄存器35阻止用戶寫入到POL設(shè)置寄存器， 并且WP寄存器37阻止用戶寫入到POL寄存器94。用戶可以(經(jīng)由 I2C接口 38)從任何寄存器讀出數(shù)據(jù)，并可自由寫入到用戶存儲(chǔ)器。POL 調(diào)整器只能從POL設(shè)置寄存器讀出數(shù)據(jù)，并只能把數(shù)據(jù)寫入到監(jiān)控?cái)?shù) 據(jù)寄存器。為了改變POL調(diào)整器或數(shù)字功率管理器12的編程，用戶 必須首先如通過檢驗(yàn)在GUI中的適當(dāng)?shù)姆娇蚧蚪?jīng)由I2C總線禁止寫保 護(hù)寄存器。當(dāng)輸入功率到數(shù)字功率管理器12輸入功率時(shí)，寫保護(hù)被自 動(dòng)恢復(fù)。圖7示出了使得用戶能夠監(jiān)控POL調(diào)整器的性能的GUI。通過 使用GUI,用戶可以對(duì)希望被監(jiān)控的POL調(diào)整器的特定性能參數(shù)進(jìn) 行編程，以及對(duì)更新監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的頻率進(jìn)行編程。另外，性能監(jiān)控編程 對(duì)于每個(gè)POL組可以是不同的。在屏幕的頂部，功率控制系統(tǒng)的每個(gè) POL調(diào)整器連同狀態(tài)圖標(biāo)一起被列出。狀態(tài)圖標(biāo)可包括反映POL調(diào) 整器的工作狀態(tài)的顏色。例如，如果用于POL調(diào)整器的狀態(tài)圖標(biāo)是綠 色，則編程數(shù)據(jù)已被成功地傳送到POL調(diào)整器。相反，如果用于POL
調(diào)整器的狀態(tài)圖標(biāo)是紅色，則編程數(shù)據(jù)沒有被成功地傳送到POL調(diào)整 器。GUI還以圖形方式顯示了隨時(shí)間消逝的環(huán)形緩存器的參數(shù)。GUI 還包括使各個(gè)POL調(diào)整器或POL調(diào)整器組能夠被關(guān)斷的按鈕。數(shù)字 功率管理器還監(jiān)控它已經(jīng)工作的持續(xù)時(shí)間。無論何時(shí)數(shù)字功率管理器 被上電，運(yùn)行時(shí)間計(jì)數(shù)器都是工作的。新的計(jì)數(shù)器狀態(tài)在每天連續(xù)工 作時(shí)被保存到非易失性存儲(chǔ)器至少一次。計(jì)數(shù)器的內(nèi)容可以通過使用 高和低電平命令在GUI中或直接經(jīng)由I2C總線被檢驗(yàn)。這樣已經(jīng)描述了用于控制和監(jiān)控DC/DC功率變換器陣列的方法 和系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)看到，已得到系統(tǒng)的 某些優(yōu)點(diǎn)。還應(yīng)當(dāng)理解，可以做出本發(fā)明的各種修改方案、適配和替 代實(shí)施例，而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1. 功率控制系統(tǒng)，包括多個(gè)負(fù)栽點(diǎn)(POL)調(diào)整器，每個(gè)適用于將調(diào)整后的功率輸送給負(fù)栽；工作連接所述多個(gè)POL調(diào)整器的串行數(shù)據(jù)總線；和 連接到所述串行數(shù)據(jù)總線的數(shù)字功率管理器，所述數(shù)字功率管理 器包括控制器，其適用于執(zhí)行所存儲(chǔ)的指令，以經(jīng)由所述串行數(shù)據(jù)總 線對(duì)所述多個(gè)POL調(diào)整器的工作參數(shù)進(jìn)行編程，并經(jīng)由所述串行數(shù)據(jù) 總線接收來自所述多個(gè)POL調(diào)整器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
2. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述數(shù)字功率管理器還包 括用戶接口，適用于從其接收編程數(shù)據(jù)，并將所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給它。
3. 權(quán)利要求2的功率控制系統(tǒng)，其中所述用戶接口還包括I2C接口。
4. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述數(shù)字功率管理器還包 括包含多個(gè)寄存器的非易失性存儲(chǔ)器。
5. 權(quán)利要求4的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)寄存器包括數(shù)字 功率管理器配置寄存器，存儲(chǔ)有規(guī)定了功率控制系統(tǒng)的配置的數(shù)據(jù)值。
6. 權(quán)利要求4的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)寄存器包括至少 一個(gè)POL設(shè)置寄存器，存儲(chǔ)有反映所述多個(gè)POL調(diào)整器之一的編程 狀態(tài)的數(shù)據(jù)值。
7. 權(quán)利要求4的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)寄存器包括至少 一個(gè)POL監(jiān)控寄存器，存儲(chǔ)有反映在所述多個(gè)POL調(diào)整器之一內(nèi)的 操作情況的狀態(tài)的數(shù)據(jù)值。
8. 權(quán)利要求7的功率控制系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)POL寄存器 還包括環(huán)形緩存器。
9. 權(quán)利要求4的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)寄存器包括用戶 可規(guī)定的空間。
10. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述數(shù)字功率管理器還包 括上電復(fù)位裝置，適用于延遲控制器的初始化，直至輸入功率穩(wěn)定在 一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娖綖橹埂?br> 11. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述數(shù)字功率管理器還包 括監(jiān)控裝置，適用于接收反映系統(tǒng)電平情況的多個(gè)輸入。
12. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)POL調(diào)整器還 包括多個(gè)POL調(diào)整器的多個(gè)組。
13. 權(quán)利要求12的功率控制系統(tǒng)，還包括耦合到所述多組POL 調(diào)整器的各個(gè)POL調(diào)整器上的多條OK狀態(tài)線路。
14. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述數(shù)字功率管理器適用 于對(duì)所述多個(gè)POL調(diào)整器中的每個(gè)POL調(diào)整器的電壓裕度進(jìn)行編 程。
15. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括工作耦合到所述數(shù)字功 率管理器的至少一個(gè)主機(jī)用戶系統(tǒng)，所述至少一個(gè)主機(jī)用戶系統(tǒng)還包 括提供功率控制系統(tǒng)的監(jiān)控和編程的圖形用戶界面。
16. 權(quán)利要求15的功率控制系統(tǒng)，其中所述圖形用戶界面還提 供用于對(duì)所述多個(gè)POL調(diào)整器中的每個(gè)POL調(diào)整器的電壓裕度進(jìn)行 編程的接口。
17. 權(quán)利要求15的功率控制系統(tǒng)，其中所述圖形用戶界面還提 供了用于監(jiān)控所述多個(gè)POL調(diào)整器的操作情況的接口 。
18. 權(quán)利要求15的功率控制系統(tǒng)，其中所述圖形用戶界面還提 供的用于對(duì)所述多個(gè)POL調(diào)整器進(jìn)行編程的接口 。
19. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)POL調(diào)整器中 的每一個(gè)還包括相應(yīng)的電壓變換器。
20. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)POL調(diào)整器中 的每一個(gè)還包括相應(yīng)的DC-DC變換器。
21. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述多個(gè)POL調(diào)整器中 的至少兩個(gè)POL調(diào)整器被分組以提供電流共享。
22. 權(quán)利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述數(shù)字功率管理器適用 于經(jīng)由所述串行數(shù)據(jù)總線接收來自所述多個(gè)POL調(diào)整器的故障檢測 4 &息。
23. 在功率控制系統(tǒng)中使用的功率管理器，包括多個(gè)負(fù)載點(diǎn)(POL) 調(diào)整器，每個(gè)POL調(diào)整器具有一個(gè)適用于將調(diào)整后的功率輸送給負(fù)載 的相應(yīng)功率變換電路，以及工作連接所述多個(gè)POL調(diào)整器的串行數(shù)據(jù) 總線，所述功率管理器包括控制器，其適用于執(zhí)行所存儲(chǔ)的指令，以 經(jīng)由所述串行數(shù)據(jù)總線對(duì)所述多個(gè)POL調(diào)整器的工作參數(shù)進(jìn)行編程， 并經(jīng)由所述串行數(shù)據(jù)總線接收來自所述多個(gè)POL調(diào)整器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
24. 權(quán)利要求23的功率管理器，還包括用戶接口，適用于從其 接收編程數(shù)據(jù)，并發(fā)送所述監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)給它。
25. 權(quán)利要求24的功率管理器，其中所述用戶接口還包括I2C接口。
26. 權(quán)利要求23的功率管理器，還包括包含多個(gè)寄存器的非易 失性存儲(chǔ)器。
27. 權(quán)利要求26的功率管理器，其中所述多個(gè)寄存器包括功率 管理器配置寄存器，存儲(chǔ)有規(guī)定了功率控制系統(tǒng)的配置的數(shù)據(jù)值。
28. 權(quán)利要求26的功率管理器，其中所述多個(gè)寄存器包括至少 一個(gè)POL設(shè)置寄存器，存儲(chǔ)有反映所述多個(gè)POL調(diào)整器之一的編程 狀態(tài)的數(shù)據(jù)值。
29. 權(quán)利要求26的功率管理器，其中所述多個(gè)寄存器包括至少 一個(gè)POL監(jiān)控寄存器，存儲(chǔ)有反映在所述多個(gè)POL調(diào)整器之一 內(nèi)的 操作情況的狀態(tài)的數(shù)據(jù)值。
30. 權(quán)利要求29的功率管理器，其中所述至少一個(gè)POL寄存器 還包括環(huán)形緩存器。
31. 權(quán)利要求26的功率管理器，其中所述多個(gè)寄存器包括用戶 可規(guī)定的空間。
32. 權(quán)利要求23的功率管理器，還包括上電復(fù)位裝置，適用于 延遲控制器的初始化，直至輸入功率穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娖綖橹埂?br> 33. 權(quán)利要求23的功率管理器，還包括監(jiān)控裝置，適用于接收 反映系統(tǒng)電平條件的多個(gè)輸入。
34. 權(quán)利要求23的功率管理器，還包括工作耦合到多條OK狀 態(tài)線路的接口 ，所述OK狀態(tài)線路被耦合到所述多個(gè)POL調(diào)整器中 的一個(gè)相應(yīng)的POL調(diào)整器上。
35. 權(quán)利要求23的功率管理器，其中所述控制器適用于對(duì)所述 多個(gè)POL調(diào)整器中的每個(gè)POL調(diào)整器的電壓裕度進(jìn)行編程。
36. 權(quán)利要求23的功率管理器，其中所述控制器適用于經(jīng)由所 述串行數(shù)據(jù)總線接收來自所述多個(gè)POL調(diào)整器的故障檢測信息。
37. 權(quán)利要求23的功率管理器，還包括集成電路。
全文摘要
一種功率控制系統(tǒng)，包括多個(gè)負(fù)載點(diǎn)(POL)調(diào)整器，每個(gè)POL調(diào)整器適用于將調(diào)整后的功率輸送給負(fù)載；工作連接多個(gè)POL調(diào)整器的串行數(shù)據(jù)總線；以及連接到數(shù)據(jù)總線的數(shù)字功率管理器。數(shù)字功率管理器包括控制器，其適用于執(zhí)行所存儲(chǔ)的指令，以經(jīng)由串行數(shù)據(jù)總線對(duì)多個(gè)POL調(diào)整器的工作參數(shù)進(jìn)行編程，并經(jīng)由串行數(shù)據(jù)總線接收來自多個(gè)POL調(diào)整器的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。數(shù)字功率管理器還包括諸如I2C的用戶接口，適用于從其接收編程數(shù)據(jù)，并發(fā)送監(jiān)控的數(shù)據(jù)給它。數(shù)字功率管理器還包括包含多個(gè)寄存器的非易失性存儲(chǔ)器，所述寄存器包括數(shù)字功率管理器配置寄存器，存儲(chǔ)有規(guī)定了功率控制系統(tǒng)的配置的數(shù)據(jù)值；POL設(shè)置寄存器，存儲(chǔ)有反映一個(gè)POL調(diào)整器的編程狀態(tài)的數(shù)據(jù)值；POL監(jiān)控寄存器，存儲(chǔ)有反映在一個(gè)POL調(diào)整器內(nèi)的操作情況的狀態(tài)的數(shù)據(jù)值；以及用戶可規(guī)定的空間。數(shù)字功率管理器適用于對(duì)每個(gè)POL調(diào)整器的電壓裕度進(jìn)行編程。
文檔編號(hào)G09G5/10GK101124619SQ200580024059
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月16日
發(fā)明者米海爾·古滋, 阿萊恩·查普斯 申請(qǐng)人:大動(dòng)力公司