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为什么嵌入式系统需要很多电源轨 来源 : 华清远见     2021-03-08

1.什么是嵌入式系统

所谓嵌入式系统系统(Embedded system),是一种由软件和硬件组成的,能够进行独立运作的,能够根据用户的需求灵活的裁剪软硬件模块的专用计算机系统。其硬件和软件必须根据具体的应用任务,以功耗、成本、体积、可靠性和处理能力等工作特性进行选择。因其具有的专用性强、体积小型化、实时性高、可裁剪性好、可靠性高、功耗低等特点,,上至航空航天,下至工业生产和控制,智能家电控制,应用领域十分的广泛。

2.电源轨

电源轨(Power Rail):是一种电源电压,它可以为电路板上的电气或电子设备或者元器件供电。用于早期的台式计算机的电源导轨包括+/-5V直流(DC),+/-12V直流(VDC)和公共或返回线路。后来,计算机开始使用+5V和+3VDC作为导轨,大多数模拟电路使用的电源轨仍然需要拆分电源轨。它们与输入和输出信号一起工作,这些信号的性质上通常是是双极性的,类似于正弦波,它们具有交流极性(如交流电AC)。电源可以是单轨电源(SRPS)、双轨电源(DRPS)或多轨电源(MRPS),并随着数字电路的发展,DRPS作为+5V和+3.3V电源轨变得更加常见。

3.为什么嵌入式系统需要很多电源轨

5G互联网时代,万物互联。诸如5G基站等嵌入式产品旨在支持智能手机、智能互联设备等终端设备不断增加的数据要求,其应用非常的广泛,涵盖智能家居,工业自动化,自动驾驶车辆、医疗保健和只能可穿戴设备等。这类基站通常采用的是48V的输入电源,经过DC/DC转换器降低至12V或24V,然后再进一步降至3.3V至1V以下的许多电源轨。为系带处理阶段的ASIC、FPGA、DSP和其他设备供电。通常,电源轨道需要对启动和关断进行排序,这会进一步的增加电管系统的复杂性。

以5G基站为例,在传统的CPU本身已经不能满足处理的要求前提下,使用FPGA加速卡配合使用,可使系统在其可重构性、灵活性、开发周期短、高度并行计算、低延迟等方面都占有优势。但是随着FPGA加速卡的计算密度和浮点速度要求越来越高,对电源的轨的性能要求也很复杂,其对电流和功率的要求也越老越苛刻。再因为加速器卡槽一般都采用PCIe标准,所以板卡的尺寸是固定的,由于计算要求不断提高,处理器尺寸不断增大,留给电源的空间已经变得很小了。为了满足嵌入式系统的多轨、高功率密度的需求,可以使用Monolithic Power Systems的MPM54204电源管理模块。其集成了4个高效率、降压式的DC/DC转换器、电感器和一个灵活的逻辑接口。MPM54304在4V~16V的输入电压范围内工作。可支持0.55V~7V的输出电压。四条输出轨道分别可达3A、3A、2A、2A的电流,其中两条3A的电源轨和两条2A的电源轨可以并联。分别提供6A和4A的电流。这样就可以灵活的选择几种输出配置。

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