探索Platform Manager Development Kit：开启电源管理设计之旅

作为一名电子工程师，我们总是在寻找功能强大且易于使用的开发工具，以实现高效的电源管理设计。今天，我要为大家详细介绍Lattice Semiconductor的Platform Manager Development Kit，带大家深入了解其特点、功能及使用方法。

文件下载：LPTM10-12107-DEV-EVN.pdf

开发套件初体验

套件概览

Platform Manager Development Kit是一款专为评估和设计Platform Manager混合信号设备而打造的易用系统。它为电源管理功能设计提供了一个理想的开发测试环境，涵盖了电源排序、故障日志记录、微调、复位生成、高端MOSFET驱动以及FPGA中的用户逻辑I/O扩展等功能。

套件组成

该套件包含以下关键组件：

• 评估板：搭载了208球ftBGA封装的Platform Manager LPTM10 - 12107设备。
• USB编程支持：方便进行设备编程。
• 4Mbit SPI闪存：用于记录数据和故障。
• SPI和I2C接口：提供灵活的通信方式。
• 扩展接口：2x16扩展头，支持I2C、SPI和通用数据总线及I/O。
• 开关与按钮：两个4位DIP开关和三个用于输入控制、复位等的按钮。
• 转换器：DAC和A/D转换器，用于电源微调。
• 显示设备：LED和LCD显示屏，直观展示状态信息。
• 电位器：可调节的电位器，用于模拟用户故障或演示。
• 温度传感器：热敏电阻电路，实现温度监测。
• 电源模块：LDO和DC - DC转换器，用于演示排序和微调功能。
• 电压监测：VMON电压监测器，监测板载和板外电源。
• 外部连接：板外螺丝连接器，方便用户连接负载和进行测试。
• 原型接口：提供原型设计和接口连接。
• 预加载演示：包含预加载的演示设计，展示了Platform Manager设备的许多关键特性。
• 配件：USB连接电缆和电源适配器。

安全提示

需要注意的是，静电可能会严重缩短电子元件的使用寿命。在使用该开发套件时，请务必采用防静电操作，将板子存放在提供的ESD安全袋中，并在防静电环境中处理所有电缆和互连。

Platform Manager设备剖析

核心功能

Platform Manager（LPTM10 - 12107）设备是平台管理开发套件的核心。它采用208球ftBGA封装，集成了模拟和数字功能，为高级板级和系统级电源控制提供了必要支持。该设备分为CPLD部分和FPGA部分。

CPLD部分

CPLD部分是用户可配置逻辑，与电源管理模拟信号紧密耦合，能够实现对电源管理的精细控制。

FPGA部分

FPGA部分则提供了更强大和复杂的基于LUT的控制能力，支持灵活的多电压和I/O标准逻辑引脚。它使用查找表（LUTs）和分布式存储器，实现高效的逻辑功能，能够满足复位分配、边界扫描管理、故障日志记录、FPGA负载控制和系统总线接口等板级管理功能的需求。

模拟与数字特性

在模拟方面，设备具有12个VMON模拟电压监测器，支持差分输入进行远程感应。四个高压FET驱动器可编程，可调节压摆率和高达12V的电压，用于驱动高端MOSFET。同时，设备使用A/D和D/A转换器进行闭环微调，最多可对八个电源进行微调。

在数字方面，设备由8MHz内部振荡器生成多个内部时钟，并拥有16个开漏输出，由CPLD部分控制。

编程与接口

Platform Manager设备通过JTAG接口进行编程，运行在3.3V电源轨上。它支持硬件I2C/SMBus从接口，可通过模数转换器测量电压，或使用微控制器进行微调。设备集成了两个JTAG端口：Power JTAG用于对电源部分进行编程，FPGA JTAG用于配置FPGA部分。需要注意的是，FPGA配置内存可以在系统内更改而不影响板级管理部分的操作，但电源管理部分的更改会中断电源管理操作。

演示设计功能展示

演示设计概述

Platform Manager评估板预编程了演示设计，旨在展示Platform Manager设备的电源控制和管理能力。该演示具有以下功能：

• 驱动LED表示电源使能电路。
• 读取各种VMON以监测板级电源。
• 提供两个滑动电位器，触发VMON跳闸点。
• 对LDO和Murata DC - DC电源进行排序。
• 接收开关和按钮的输入。
• 驱动LCD显示屏。

演示组件详解

• CPLD LED：四个LED连接到CPLD输出，当CPLD的开漏输出为低电平时点亮，用于表示板级电源或显示电源排序。
• FPGA LED：八个LED连接到FPGA输出引脚，当FPGA引脚为低电平时点亮，用于表示电源使能和显示不同的时序功能。
• 电源供应：板上有两个用户可编程电源，可使用Platform Manager和PAC - Designer软件进行排序和微调。
• 滑动电位器：两个滑动电位器用于调整VMON输入，范围为0V至3.3V，可触发Platform Manager内的窗口比较器，用于启动序列或触发故障。
• LCD显示：3位标准7段显示屏，由24个FPGA输出引脚驱动，通过FPGA逻辑以约60Hz的频率切换显示。
• 硬件电源裕量功能：通过按钮信号对LDO和Murata DC - DC转换器进行裕量调整，可选择不同的电压配置文件。

初始设置与测试步骤

初始设置

在开始测试之前，需要进行以下初始设置：

• 将SW9和SW10中的所有DIP开关设置为向上/关闭位置。
• 将SW2中的所有DIP开关设置为打开位置。
• 将滑动电位器R19和R20设置为向下位置，靠近板的中心。
• 不安装跳线。

测试步骤

步骤1：测试板级电源、LED D1和所有电源

此步骤展示了Platform Manager监测和排序输入电源轨和板载电源的能力。连接5V墙插电源后，蓝色LED D1应亮起，LED D21 - D23将按照表2的步骤循环。如果未能循环，可能表示电源供应存在错误。

步骤2：测试滑动电位器R19 - R20和LED D3 - D6、D13 - D14、D19 - D20和D21 - D24

此步骤测试滑动电位器的位置，并在LED和LCD显示屏上显示模式和信息。将滑动电位器移动到顶部，LED D21 - D24将按表3的模式循环，其他LED将以二进制序列闪烁，LCD将显示“FF”。同时，J8和J7引脚之间的电压应分别为2.5V +/- 1%和1.2V +/- 1%。

步骤3：测试DIP开关SW9和SW10

此步骤继续测试Platform Manager的数字输入和输出。逐个移动DIP开关SW9 - SW10，LCD将显示相应的十六进制字符，表示每个DIP开关的十六进制值。

步骤4：测试LCD显示屏的所有段

按下并按住PB_B_SW2，LCD显示屏将显示从111到FFF的循环计数序列。

步骤5：测试两个按钮和微调/裕量功能

此步骤展示了闭环微调功能和Platform Manager在飞行中选择不同电压配置文件的能力。按下并按住PB_A_SW1或PB_B_SW2，可调整J8和J7引脚之间的电压。

步骤6：测试按钮S1的复位功能

按下并释放按钮S1，DC - DC转换器和LDO将依次断电，然后演示将重新开始。

VID演示体验

VID演示概述

Platform Manager评估板还设计了一个VID（电压识别）演示，展示了一种通用的数字电源控制方式。该演示使用DIP开关设置所需的输出电压，并启用或禁用电源。

演示步骤

步骤1：下载VID演示

从Lattice半导体网站的Platform Manager开发套件页面下载VID演示文件。

步骤2：使用VID_Demo.jed对Platform Manager进行编程

连接USB电缆，打开ispVM™ Version 17.9或更高版本，扫描JTAG链，选择VID_Demo.jed文件，设置操作模式为擦除、编程、验证，然后点击GO按钮开始编程。编程完成后，LED D21将以500ms的周期闪烁。

步骤3：验证2.5V LDO VID操作

连接数字电压表到J8，监测LDO输出电压。输入有效的VID设置，按下PB_B_SW2，可启用LDO并设置微调目标。

步骤4：验证1.2V Murata DC - DC模块VID操作

将数字电压表移动到J7，监测DC - DC模块输出电压。输入有效的VID设置，按下PB_A_SW1，可启用DC - DC模块并设置微调目标。

硬件特性深入了解

LED输出

• CPLD LED：四个LED连接到CPLD开漏输出，上拉到3.3V，当OUT6 - OUT9为低电平时点亮。
• FPGA LED：八个LED连接到FPGA Bank0引脚，上拉到3.3V，当输出为低电平时点亮。

开漏CPLD输出

CPLD有16个可用输出，包括四个HVOUT引脚和12个3.3V开漏输出，可用于驱动LED、故障日志记录输出、通用信号等。

I/O扩展头

评估板有一个32引脚的未填充扩展头，可用于访问FPGA的I/O信号，支持用户开发自定义设计并扩展板级I/O数量。

LCD显示

LCD由FPGA输出驱动，是一个3位7段显示屏，具体使用方法可参考前面的演示设计描述。

DIP开关

评估板提供八个DIP开关，连接到Platform Manager设备的FPGA部分，另外还有四个用于JTAG配置的DIP开关。

VMON滑动电位器

两个电位器连接到VMON8和VMON9，可用于模拟故障或触发比较器，其电压可通过I2C端口从A/D转换器读取。

HVOUT MOSFET斜坡电路

HVOUT用于驱动N沟道MOSFET，HVOUT1和HVOUT2连接到评估板上的MOSFET，可设置不同的驱动电流以显示FET源极的电压斜坡。HVOUT3和HVOUT4可用于板外使用。

VMON电压监测输入

设备的模拟部分有12个VMON输入，连接到板级电源、用户电源、温度传感电路、滑动电位器和原型区域，所有VMON电压可通过I2C从A/D转换器读取。

微调DAC

微调DAC用于电源裕量和微调，评估板上的LDO和Murata DC - DC模块分别连接到相应的TRIM和VMON引脚，可实现闭环微调。

温度监测

板上的热敏电阻电路连接到VMON7，可作为可编程比较器，设置跳闸点以实现过热保护或触发LED。

复位功能

评估板有一个复位按钮，信号连接到CPLD的IN2和FPGA的F4引脚，需要在PAC - Designer中编写方程以实现复位功能。

板载SPI闪存

评估板有一个4MBit的SPI闪存，用于记录系统故障。通过监测VMON引脚，当电源超出编程范围时触发故障，数据将存储在闪存中，可通过设计工具读取。

时钟路由

在PAC - Designer中设置FPGA的逻辑和序列器时，需要了解时钟引脚的路由。250kHz的CPLDCLK和8MHz的MCLK需要外部连接到FPGA引脚，以提供时钟输入。

订购信息与技术支持

订购信息

Platform Manager开发套件的订购编号为LPTM10 - 12107 - DEV - EVN。

技术支持

如果在使用过程中遇到问题，可以通过以下方式获取技术支持：

• 热线：1 - 800 - LATTICE（北美）+1 - 503 - 268 - 8001（北美以外）
• 电子邮件：[e-mail]
• 网站：www.latticesemi.com

通过以上介绍，相信大家对Platform Manager Development Kit有了更深入的了解。它为电子工程师提供了一个强大而灵活的平台，用于电源管理设计和开发。在实际应用中，大家可以根据自己的需求进一步探索和挖掘其潜力。你在使用类似开发套件时遇到过哪些有趣的问题或挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。