ADM1068：多功能电源监控与排序芯片的深度解析

在电子系统设计中，电源的监控与排序至关重要，它直接关系到系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来深入探讨一款功能强大的电源监控与排序芯片——ADM1068。

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芯片概述

ADM1068是一款可配置的监控/排序设备，为多电源系统中的电源监控和排序提供了单芯片解决方案。它具备诸多强大的特性，能够实现对多达8个电源的监控和复杂控制。

主要特性

1. 电源监控精度高：8个电源故障检测器可在25°C时对电源进行精度高达<0.5%的监控，在所有电压和温度范围内精度<1.0%。
2. 输入灵活多样：4个可选输入衰减器，可对VH上高达14.4V、VP1 - VP3上高达6V的电源进行监控；4个双功能输入VX1 - VX4，既可用作高阻抗输入到电源故障检测器，也可作为通用逻辑输入。
3. 输出可编程：8个可编程驱动输出，具有多种输出配置，如开漏、推挽等，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. 强大的排序引擎：实现对PDO输出的状态机控制，可根据输入事件进行状态转换，支持复杂的电源上电和下电序列控制、故障事件处理等。
5. 通信接口丰富：采用行业标准的2线总线接口（SMBus），可通过软件对排序进行控制。
6. 用户EEPROM：256字节的用户EEPROM，可用于存储配置数据。

详细技术分析

电源供电

ADM1068由VPx或VH中最高电压的输入供电，这种设计提高了冗余性。VDD仲裁器会选择合适的电源，其架构可使芯片从低至3.0V的电源供电，且开关损耗极小（约0.2V）。同时，需要在VDDCAP引脚连接一个10μF的外部电容，用于去耦和在电源瞬间丢失时作为储能电容。

输入功能

1. 电源故障检测器（SFD）：ADM1068最多可配置8个SFD，能对0.573V - 14.4V的电源进行监控，可检测欠压、过压或窗口外故障。阈值可在芯片提供的寄存器中以8位分辨率进行编程，不同范围的分辨率不同。
2. 输入比较器迟滞：为避免输入接近阈值时的抖动，UV和OV比较器具有数字可编程迟滞，可根据需要进行设置。
3. 输入毛刺滤波：SFD的最后一级是毛刺滤波器，可对比较器输出进行时域滤波，去除电源开启时的杂散过渡，滤波超时时间可编程，最长可达100μs。
4. VXx输入的双重功能：VXx输入既可用作SFD，也可用作CMOS/TTL兼容的逻辑输入。作为数字输入时，可提供额外的电源监控功能，如作为二级或警告SFD，与专用模拟输入配合使用，实现故障和警告的区分。

输出功能

1. 电源排序：通过可编程驱动输出（PDO）实现电源排序，PDO的状态由排序引擎（SE）根据输入条件控制。PDO可用于为LDO或DC - DC转换器提供使能信号，或输出PWRGD、RESET等信号。
2. 输出配置：PDO具有多种输出配置，包括开漏、推挽、内部电荷泵高驱动等，可根据实际需求进行选择。数据驱动PDO的来源有三个：SE输出、SMBus直接控制、片上时钟。
3. 默认输出配置：未编程的ADM1068芯片，PDO引脚通过弱上拉电阻接地。随着输入电源上升，PDO的状态会发生相应变化。

排序引擎

1. 概述：排序引擎是ADM1068的核心，它实现了对PDO输出的状态机控制。SE状态机由63个状态单元组成，每个状态可监控输入引脚状态、设置输出条件，并根据输入事件进行状态转换。
2. 警告监测：SE还可监测警告信号，这些信号可由ADC读数超出限制或二级电压监测触发，警告信号可用于生成中断。
3. SMBus跳转：可通过SMBus强制SE无条件进入下一个状态，方便进行调试和进入特定状态。
4. 应用示例：以一个三电源系统为例，展示了SE如何实现电源上电和下电序列控制，以及如何处理故障。

故障和状态报告

ADM1068具有故障锁存器和状态寄存器，可记录和报告故障信息。故障寄存器可通过SMBus读取，状态寄存器包含更详细的故障信息，如欠压、过压故障等。

通信与配置

1. 配置下载：上电时，EEPROM中的配置数据会下载到RAM中，完成芯片的配置。
2. 配置更新：可通过SMBus对芯片的配置进行更新，提供了实时更新、更新Latch A、更新EEPROM并下载到RAM等多种选项。
3. 排序引擎更新：SE的状态定义存储在专用的EEPROM中，要更改状态，需直接对EEPROM进行修改。
4. 内部寄存器：包括地址指针寄存器和配置寄存器，用于选择内部寄存器和控制芯片的各种操作参数。
5. EEPROM：ADM1068有两个512字节的EEPROM，分别用于存储配置数据和SE状态定义。EEPROM的写入需要先擦除，且写入寿命有限。
6. 串行总线接口：通过SMBus与芯片进行通信，芯片作为从设备，由主设备控制。SMBus协议定义了数据传输的规则，包括起始条件、地址传输、数据传输和停止条件等。

应用场景

ADM1068适用于多种应用场景，如中央办公室系统、服务器/路由器、多电压系统线卡、DSP/FPGA电源排序、带裕量电源的在线测试等。

总结

ADM1068是一款功能强大、性能卓越的电源监控与排序芯片，它提供了高精度的电源监控、灵活的输入输出配置、强大的排序引擎和丰富的通信接口，能够满足复杂电子系统的电源管理需求。在实际设计中，电子工程师可以根据具体应用场景，充分发挥ADM1068的优势，提高系统的稳定性和可靠性。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。