ADM1166：多电源系统监控与排序的理想解决方案

在多电源系统的设计中，对电源的监控和排序是至关重要的环节。ADM1166作为一款可配置的监控/排序设备，为多电源系统的电源监控和排序提供了单芯片解决方案。下面我们来详细了解一下这款芯片。

文件下载：ADM1166.pdf

一、ADM1166的特性亮点

1. 全面的电源监控与排序

ADM1166能对多达10个电源进行监控和排序，为系统提供了强大的电源管理能力。其10个电源故障检测器可在25°C时以<0.5%的精度监控电源，在所有电压和温度范围内精度<1.0%，确保了对电源状态的精确监测。

2. 非易失性故障记录

具备16事件深度的黑匣子非易失性故障记录功能，能够记录系统发生故障时的详细信息，方便工程师进行故障排查和分析。

3. 灵活的输入输出配置

• 输入方面：有5个可选的输入衰减器，可监控VH上高达14.4 V和VP1 - VP4（VPx）上高达6 V的电源。5个双功能输入（VX1 - VX5）既可以作为高阻抗输入用于电源故障检测，也可以作为通用逻辑输入。
• 输出方面：拥有10个可编程驱动输出（PDO1 - PDO10），输出模式多样，包括开漏、推挽、带弱上拉或强上拉等，其中PDO1 - PDO6还具备内部电荷泵高驱动能力，可直接驱动外部N - FET。

  4. 电压裕度调节

  提供完整的6个电压轨的电压裕度调节解决方案，通过6个8位电压输出DAC（0.300 V - 1.551 V）可通过DC - DC转换器的调节/反馈节点进行电压调整，同时12位ADC可对所有监控电压进行回读。

  5. 其他特性

• 采用最高的VPx或VH为设备供电，提高了冗余性。
• 拥有256字节的用户EEPROM，可存储用户定义的信息。
• 支持行业标准的2线总线接口（SMBus），方便与其他设备进行通信。

二、功能框图与应用场景

1. 功能框图

ADM1166的功能框图展示了其内部各个模块的连接和协作关系，包括12位SAR ADC、EEPROM、故障记录模块、可配置输出驱动器、双功能输入等。这些模块协同工作，实现了电源监控、排序、故障记录等功能。

2. 应用场景

• 中央办公系统：确保系统中多个电源的稳定运行，保障设备的正常工作。
• 服务器/路由器：对服务器和路由器中的多个电源进行监控和排序，提高系统的可靠性和稳定性。
• 多电压系统线卡：满足线卡中不同电压电源的管理需求。
• DSP/FPGA电源排序：为DSP和FPGA提供合适的电源启动顺序，保证其正常工作。
• 裕度电源的在线测试：在生产过程中对电源进行裕度测试，确保产品质量。

三、详细技术分析

1. 电源供电

ADM1166由VPx或VH中的最高电压输入供电，通过VDD仲裁器选择合适的电源。这种设计提高了设备的冗余性，即使某个电源出现故障，设备仍能正常工作。同时，在VDDCAP引脚需要连接一个外部电容进行去耦，该电容在电源故障时还能作为储能元件，保证设备在短时间内继续工作。

2. 输入特性

• 电源监控：ADM1166有10个可编程输入，其中5个为专用电源故障检测器（SFDs），另外5个双功能输入（VXx）可作为SFDs或数字输入。用户可以根据需要配置输入，实现对不同电压范围的电源监控。
• 可编程设置：SFDs可检测欠压、过压或窗口外故障，阈值可通过8位分辨率进行编程，用户可以根据实际需求设置合适的阈值。
• 输入比较器迟滞：为避免输入接近阈值时的抖动，比较器具有数字可编程迟滞功能，用户可以根据需要设置迟滞值。
• 输入毛刺滤波：SFDs的最后一级是毛刺滤波器，可去除电源开启时的杂散过渡信号，提高系统的稳定性。

  3. 输出特性

• 电源排序：通过可配置输出驱动器（PDOs）实现电源排序，PDOs的状态由排序引擎（SE）根据输入条件进行控制。PDOs可以作为逻辑使能或FET驱动器，为电源提供控制信号。
• 输出配置：PDOs有多种输出配置选项，包括开漏、带弱上拉或强上拉等，用户可以根据实际需求进行选择。

  4. 排序引擎（SE）

  SE是ADM1166的逻辑核心，基于状态机实现对PDO输出的控制。SE具有63个状态，状态变化取决于输入事件，可实现复杂的电源启动和关闭顺序控制、故障事件处理以及警告中断生成等功能。同时，SE还可以集成看门狗功能，验证处理器时钟的持续运行。

  5. 故障和状态报告

  ADM1166有故障锁存器和状态寄存器，用于记录和报告故障信息。用户可以通过SMBus读取故障寄存器的内容，确定哪个输入发生了故障。状态寄存器提供了更详细的信息，如输入的欠压或过压状态、ADC限制故障等。

  6. 非易失性黑匣子故障记录

  EEPROM的一部分可用于存储多达16条故障记录，每次SE进入指定的黑匣子写入状态时，会将故障记录写入EEPROM。故障记录包含了设备在故障发生时的详细状态信息，为故障排查提供了重要依据。

  7. 电压回读

  ADM1166的12位ADC可通过SMBus对电压进行回读，ADC具有12通道模拟多路复用器，可选择对10个SFD输入和2个辅助ADC输入进行读取。用户可以根据需要设置ADC的转换模式和平均次数，提高电压回读的准确性。

  8. 电源裕度调节

• 开环电源裕度调节：通过将DAC输出连接到DC - DC转换器的反馈节点，改变反馈电压，实现电源的裕度调节。
• 闭环电源裕度调节：利用12位ADC读取电源电压，结合DAC调节电源输出，实现更精确的电源裕度调节。

四、通信与配置

1. 配置下载

在电源启动时，ADM1166会将EEPROM中的配置数据下载到RAM中，恢复设备的配置。下载过程分为多个步骤，确保配置数据的正确加载。

2. 配置更新

用户可以通过SMBus接口更新ADM1166的配置，有实时更新、更新Latch A、更新EEPROM并下载到RAM等多种选项，用户可以根据实际需求选择合适的更新方式。

3. 内部寄存器

ADM1166包含多个内部寄存器，如地址指针寄存器和配置寄存器，用于控制和配置设备的各种操作参数。

4. 串行总线接口

ADM1166通过SMBus与主设备进行通信，作为从设备接受主设备的控制。设备具有7位串行总线从地址，可通过A1和A0引脚设置不同的地址，允许4个ADM1166设备连接到同一个SMBus上。

五、总结

ADM1166是一款功能强大、性能优越的多电源系统监控和排序设备。它提供了全面的电源监控和排序功能，具备非易失性故障记录、电压裕度调节等特性，通过灵活的输入输出配置和强大的排序引擎，能够满足各种复杂多电源系统的需求。在实际应用中，工程师可以根据具体需求对ADM1166进行配置和编程，实现对电源的精确管理和控制。你在使用ADM1166的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。