V článku Podpůrné obvody v mikroprocesorové technice – 1.díl jsme zmínili
- resety (Microprocessor-reset ICs),
- obvody pro záložní baterie (Battery-backup circuits) a
- dohled nad baterií (Battery monitors).
Následující pokračování se pak věnovalo
- hlídacím časovačům (Watchdog timers),
- řadičům tlačítek s velkou prodlevou (Long-delay pushbutton controllers) a také
- podpoře pro zap / vyp jedním tlačítkem (Pushbutton on/off controllers).
Třetí pokračování se zase neslo v duchu
- napěťové stabilizace s obvody, určenými pro automobilové / průmyslové aplikace (Automotive/industrial regulators) a
- přepěťových ochran (Overvoltage protectors).
Čtvrtý díl pak byl ve znamení
- sledování většího počtu napěťových hladin (Multivoltage monitors) a také
- integrovaných řešení pro systémový management (System-management ICs), z nichž jsme pro začátek ještě zmínili
- řízení posloupnosti při náběhu napájecích napětí (Sequencing).
Dnes celé povídání zakončíme několika slovy na adresu
- regulace vnějšího zdroje napětí (Margining),
- aktivního řízení napětí (Active voltage control),
- sledování proudového odběru (Current monitoring),
- energeticky nezávislého záznamu o chybě (Nonvolatile fault logging),
- komunikačního rozhraní (Communications interface) a
- grafického uživatelské rozhraní (Graphical user interface).
Regulace vnějšího zdroje napětí (Margining)
Ačkoli mohou menší použité geometrie zlepšit technické parametry a zároveň také snížit výsledné rozměry, budou ke své činnosti zpravidla vyžadovat napájecí napětí s menšími tolerancemi. Vymezení pole působnosti se pak v této věci stává kritickým předpokladem při posuzování „blbuvzdornosti“ a také dlouhodobé spolehlivosti celého systému.
K vysvětlení funkce Margining
Jak jsme již naznačili v předcházejícím dílu, pod pojmem Margining rozumíme nastavení (regulaci) velikosti napájecího napětí připojeného vnějšího zdroje v daném tolerančním rozsahu, což může být užitečné již ve fázi vývoje. K dosažení tohoto cíle vede několik cest. Budeme – li uvažovat konkrétní obvod MAX16046 (popis MAX16046 na stránkách výrobce hledejte např. zde), zjistíme, že k tomuto účelu používá výstupy D/A převodníku. Další možností úpravy výstupního napětí je aktivní řízení napětí pomocí příkazů rozhraní PMBus™.
Aktivní řízení napětí (Active voltage control)
Za přesnost se platí penězi a napájecí zdroje nejsou ani v tomto ohledu žádnou výjimkou. Využijeme – li však možnosti aktivního řízení napětí, můžeme dynamicky upravovat vlastnosti levných zdrojů napájecího napětí a výrazně tak zvýšit jejich přesnost.
Aktivní řízení napětí zvyšuje přesnost napájecích zdrojů
Regulátor s aktivním řízením výstupního napětí pro všechny čtyři kanály a rozhraním PMBus hledejme např. pod označením MAX16064 (popis obvodu MAX16064 přímo na stránkách výrobce najdete zde). Díky použité servo – smyčce zde dochází k nepřetržitému měření a následné regulaci výstupního napětí napájecích zdrojů a to s přesností ±0.3 %. Tímto způsobem lze i levné „analogové“ napájení povýšit na velmi jakostní „digitální“ s celým napájecím managementem.
Sledování proudového odběru (Current monitoring)
Aplikace, vyvíjené s ohledem na přátelské postoje k životnímu prostředí, často vyžadují precizní sledování proudového odběru z napájecího zdroje. Jednoduchým monitoringem tak vysledujeme dlouhodobou spotřebu pro účely spolehlivostní analýzy nebo nejrůznějších hlášení v souvislosti s odebraným množstvím energie.
Na obrázku vlevo nemáme k dispozici údaje o dlouhodobé spotřebě, proto jej škrtáme. Vestavěný proudový monitoring na sousední grafice tuto možnost již vykazuje. Zároveň zde odhalujeme možné bezpečnostní riziko, protože spotřeba v průběhu času stoupá. Že by něco „odcházelo“?
Energeticky nezávislý záznam o chybě (Nonvolatile fault logging)
Možné problémy s napájecími zdroji na sebe často upozorní již během testování prototypu, ale rozhodně to nebývá pravidlem. Z tohoto důvodu byla do integrovaných obvodů Maxim, určených pro sekvenční řazení napájecích napětí, zapracována možnost energeticky nezávislého datového záznamu s informacemi o vzniklé chybě, uloženými v paměti flash nebo EEPROM. Můžeme tak zpětně dohledat podrobnosti o všech napěťových úrovních, jakémkoli překročení podpěťových (Undervoltage, UV) či přepěťových (Overvoltage, OV) limitů nebo také stavu dané posloupnosti, vyskytla – li se porucha během zapínání nebo vypínání.
Zaznamenáním podrobností o vzniklém (byť jen krátkodobém) výkyvu napájecího napětí do NV paměti umožníme rychlejší odhalení celého problému.
Noční můrou každého výrobce i servisu jsou chyby, které jaksi nelze znovu reprodukovat. Zmíněný non-volatilní záznam proto pomáhá odhalit alespoň ty, které souvisejí s často jen přechodnými poruchami napájecího zdroje.
Komunikační rozhraní (Communications interface)
Sekvenční obvody Maximu podporují rozhraní
- SMBus,
- JTAG nebo
- PMBus.
Konfigurační software může být exportován do formátu
- SVF (Serial Vector Format)
pro účely HW programování pomocí JTAGu a příslušných třetích stran.
Grafické uživatelské rozhraní (Graphical user interface)
Pro každý ze zmiňovaných sekvenčních integrovaných obvodů v Maximu přichystali jednoduše použitelný software s možností konfigurace v grafickém prostředí. Takové programy pak umožňují dynamickou spolupráci s vývojovými kity nebo konkrétními zákaznickými aplikacemi. V režimu offline rovněž zvládají generování konfiguračního souboru.
GUI zjednoduší celý vývoj
Řešení pro systémový management
U nás se maká...
Více než 25 let zkušeností vývojářů v Maximu umocňuje něco přes 6 200 intgrovaných obvodů, rozdělených do 28 různých kategorií. A každý den se nabídka rozroste minimálně o jeden další kousek.
Použitá literatura:
Download a odkazy:
- Domovská stránka Maxim: http://www.maxim-ic.com/
- Distributor pro ČR: http://www.mespraha.cz/
