ATCA和 MicroTCA 標(biāo)準(zhǔn)引發(fā)集成

MicroTCA 是 PICMG® 補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)，其允許在分布式系統(tǒng)中使用 AdvancedMC 子卡模塊。MicroTCA 專門優(yōu)化用于要求更小外形尺寸和更低成本的系統(tǒng)。在 MicroTCA 中，最多可以將 16 個(gè)模塊直接插入背板，整個(gè)架構(gòu)所集成的 16 個(gè)模塊如下：12 個(gè)具備所需功能的 AdvancedMC、2 個(gè) MicroTCA 載波集線器 (MCH) 及 2 個(gè)制冷裝置。圖 2 顯示了具有 8 個(gè)模塊的 MicroTCA 載波集線器。

圖 2 MicroTCA 模塊

熱插拔功能
PICMG® 標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)各個(gè) AdvancedMC 模塊的 C48V、12V 主有效負(fù)載電源及 3.3V 管理電源軌規(guī)定了熱插拔電源管理要求，其中包括浪涌電流限制、電流限制保護(hù)以及 ORing 控制。PICMG® 標(biāo)準(zhǔn)將 12V 電源軌定義為最大功率輸出為 80W 的有效負(fù)載電源 (PWR) 通道，而實(shí)際的功率輸出限制取決于個(gè)別的模塊設(shè)計(jì)。3.3V 電源軌則被定義為電流上限為 150mA 的管理電源 (MP) 通道。各個(gè)模塊都需要有電流限制的功能，以避免瑕疵的 AdvancedMC 載波卡造成系統(tǒng)的其他部分故障。

在專用系統(tǒng)中，以及在 ATCA 和 MicroTCA 被廣泛采用之前，這些要求依系統(tǒng)而異，并且一般都是針對(duì)各個(gè)電源軌使用分立熱插拔控制器和 ORing FET 控制器。由于各個(gè)解決方案都各不相同，因此要想創(chuàng)建通用的熱插拔控制架構(gòu)來簡(jiǎn)化整體解決方案是一大難題。下面將舉例說明該標(biāo)準(zhǔn)如何協(xié)助簡(jiǎn)化熱插拔及 ORing 控制。由于 MicroTCA 系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在容納 12 個(gè) AdvancedMC、2 個(gè) MCH 以及 2 個(gè)制冷裝置，因此總共需要 32 個(gè)獨(dú)立的熱插拔控制器，或具有電流限制的 16 個(gè) 12V 熱插拔通道和 16 個(gè) 3.3V 熱插拔通道。在冗余系統(tǒng)中，ORing MOSFET 控制系統(tǒng)可用來取代 ORing 二極管，以降低高電流 12V 有效負(fù)載電源通道的功耗。這些系統(tǒng)另外還需要 16 個(gè) ORing FET 控制器，因此總共需要 64 個(gè)集成電路才能發(fā)揮所需的功能。在加入外部熱插拔 MOSFET、ORing 二極管以及用來設(shè)定熱插拔控制器的電流限制、定時(shí)器、欠壓鎖定和其他參數(shù)的無源組件之后，實(shí)施所必備的組件超過 465 個(gè)以上，而支持這 16 個(gè)插槽所需的組件空間則需要占用 3000 mm2 以上的板級(jí)空間。

標(biāo)準(zhǔn)化能夠開發(fā)出簡(jiǎn)化的解決方案來控制熱插拔、ORing 控制以及電流限制。在 ATCA/MicroTCA 標(biāo)準(zhǔn)問世以前，各種要求和工作條件使得集成的熱插拔電源管理器的設(shè)計(jì)顯得效率低下且不實(shí)用。為了滿足電路板以及極為不同的工作要求，過去一直都采用一般性的解決方案來滿足系統(tǒng)要求，以至于犧牲了性能和成本效益。因此，設(shè)計(jì)這些分立式熱插拔系統(tǒng)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員帶來了的巨大挑戰(zhàn)和壓力。

在迅速地?cái)U(kuò)大采用 ATCA 及 MicroTCA 之后，設(shè)計(jì)人員則面臨智能型集成在嚴(yán)格的要求與時(shí)機(jī)方面的挑戰(zhàn)。如圖 3 所示，TPS2359 是一款雙插槽 AdvancedMC 熱插拔控制器，這類器件都是通過一個(gè)集成電路進(jìn)行多個(gè)通道的控制和熱插拔功能的。