關鍵業(yè)務系統(tǒng)中的故障安全電源監(jiān)控

　　電源監(jiān)控在路由器、開關、存儲系統(tǒng)和服務器等關鍵任務通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。隨著因特網(wǎng)的不斷發(fā)展，過去5年來全球IP流量增長了8倍1。雖然通信系統(tǒng)的處理能力和速度取得了顯著進步，能夠與流量增長保持同步，但電源監(jiān)控技術相對而言進步并不多。放眼未來，全球IP流量在移動設備和IP視頻的推動下，繼續(xù)高速增長，最快2016年就會突破ZB級門檻1。通信系統(tǒng)設計人員正努力滿足有關要求，同時也面臨著降低功耗、減少資源占用(工程師、時間、成本、空間等)同時又要提高系統(tǒng)可靠性的壓力。

　　通信系統(tǒng)的這些發(fā)展趨勢向工程師提出了嚴峻的電源監(jiān)控設計挑戰(zhàn)。本文將詳細介紹有關設計挑戰(zhàn)，探討傳統(tǒng)的解決方案，分析這些傳統(tǒng)解決方案為何無法滿足新一代要求。隨后我們還將分析關鍵任務系統(tǒng)設計人員如何更高效地應對主要業(yè)界發(fā)展趨勢，其中包括提高處理能力(摩爾定律)、能效(綠色環(huán)保)、可靠性(始終工作)和設計效率(用更少資源的完成更多工作)等。

　　電源監(jiān)控

　　關鍵任務通信系統(tǒng)需要多個電源軌來支持各種不同組件，如ASIC、PHY器件、FPGA、CPU、存儲器模塊和外設I/O器件等。電源監(jiān)控技術監(jiān)控著所有這些電源軌，并提供電壓排序(電源軌的緩升/緩降)、故障檢測(過壓和欠壓閾值)、基于ADC的電源監(jiān)控(持續(xù)監(jiān)控電源軌電壓和電流)和微調(實時調節(jié)電源軌輸出電壓)等關鍵系統(tǒng)功能。這些關鍵任務通信系統(tǒng)必須無中斷、無故障地工作，這就意味著電源軌必須按照正確順序在恰當?shù)臅r間拉起，不規(guī)則活動必須精確監(jiān)控，而且要快速準確無誤地發(fā)現(xiàn)故障并恢復。　　

 

　　電源監(jiān)控和設計挑戰(zhàn)

　　通信系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的四大趨勢對系統(tǒng)的電源監(jiān)控設計提出了重大挑戰(zhàn)：

　　第一大趨勢：處理能力：摩爾定律

　　為了滿足通信系統(tǒng)處理能力和速度不斷提升的要求，ASIC、PHY器件、FPGA、CPU、存儲器模塊和外設I/O器件等組件制造商不得不大幅提高自身技術。正如Intel聯(lián)合創(chuàng)始人摩爾提出的“摩爾定律”所預見的那樣，集成電路中的晶體管數(shù)量每兩年大約翻一番。這些技術進步對設計故障安全電源監(jiān)控關鍵任務系統(tǒng)提出了巨大挑戰(zhàn)。系統(tǒng)中的電路板電源軌數(shù)量迅速增加，這些電源軌都需要電源監(jiān)控(某些設計中每塊電路板有超過20個電源軌)。此外，更新型技術采用電壓較低(不到1V)的電源軌，這就需要電源監(jiān)控控制器提供更高精度的監(jiān)控和微調功能。

　　第二大趨勢：能效：綠色環(huán)保

　　通信系統(tǒng)領域還有一個重大趨勢和挑戰(zhàn)就是能效問題。實現(xiàn)高能效網(wǎng)絡途徑是從高效運行的設備開始的2。通信系統(tǒng)設計人員必須開發(fā)待機和斷電模式，以減少用電，提高電源效率，降低大多數(shù)系統(tǒng)中ASIC的功耗。增加通信系統(tǒng)電源管理的智能功能，就需要更智能的電源監(jiān)控控制器，從而可以通過認真協(xié)調管理DC-DC電源轉換器的電源管理算法來最大限度地降低功耗。