COM载板设计之二:电源与复位

news/2024/7/8 5:25:11 标签: express, 磁盘, 工作, disk, 图形, 网络
 

3.1 电源一般要求

COM Express是单电源供电:12VDC,+/-5%。有些厂家的模块电源适应范围可能会更宽一些,COM Express模块消耗功率一般在25到50W范围。

如果有一些暂停功能(RAM暂停,磁盘暂停,按键唤醒,USB设备有效唤醒等),那么COM Express模块需要一个5V Suspend电源。如果不使用这些暂停功能,模块的VCC_5V_SBY脚应该悬空。

3.1.1 VCC_12V上升时间和浪涌电流。

直接把模块接到一个电池上,这种快速的电源电压上升时间,可能会导致比较大的浪涌电流,因此,COM Express模块的输入电源的电压上升时间应该限制,一般2.5V/ms。

3.2 ATX和AT方式电源控制

3.2.1 ATX与AT电源比较

ATX电源普遍应用在PCs中,它又两套电源,一个是正常操作使用:12V,5V,3.3V和-12V,还有一个独立的5V暂停电源,所谓的暂停电源就是其ON的充要条件是AC输入存在,而正常操作电源ON的充要条件,AC输入存在且PS_ON#信号为0,这样就会使软件能够控制电源。PC主板可以实现多种控制AC电源的机制,包括按钮,键盘事件,鼠标动等。

AT电源ON的充要条件是AC接入,软件不可控,所以PC中不使用这种电源。

将ATX的PS_ON#始终接到地上,ATX就变成了AT。

3.2.2 电源状态

如下表:

表38,电源状态

状态

描述

注释

G3

Mechanical

AC电源拔出,也许系统里还要电池维持RTC工作

S5

Soft Off

系统电源切断,但是5V Suspend电源供电。系统的上下文内容并不保存。

S4

Suspend to Disk

系统电源切断,但是5V Suspend电源供电。系统的上下文内容并不保存。系统上下文保存在磁盘媒体中。

S3

Suspend to RAM

系统电源切断,但是5V Suspend电源供电。系统的上下文内容并不保存。系统上下文保存在RAM中。

S0

On

系统上电。

COM Express信号SUS_S5#,SUS_S4#和SUS_S3#状态如下:

状态

SUS_S5#

SUS_S4#

SUS_S3#

G5

N/A

N/A

N/A

S5

Low

Low

Low

S4

High

Low

Low

S3

High

High

Low

S0

High

High

High

3.2.3 ATX和AT电源上电顺序

图50:ATX上电顺序

图51:AT上电顺序

表40:ATX和AT电源上电定时:

参数

最小值

最大值

描述

注释

TPB

10ms

500ms

从按下电源按钮到使得模块退出Suspend模式的时间

仅对ATX

TPSR

0.1ms

20ms

电源上升时间

 

注意:

l  有一个时间段(如上面图50和图51所示的TMP1)

l  在TMP1期间,载板电路不应该驱动任何COM Express信号。

l  在TMP1期间,PWR_OK信号可以用来延后COM Express Boot,有时需要这么做,这样允许载板上的FPGA等需要配置的器件在BOOT前配置好。

l  载板上对COM Express信号的上拉应该保持最少,以避免在这个期间后驱COM Express信号脚,载板对COM Express信号的上拉通常是不必要的,大部分信号如果需要上拉,则在模块里就上拉了。

3.2.4 电源监视电路的讨论

COM Express模块使用的芯片组,都集成了一个状态机或者微控制器,它由Suspend电源供电(就是说其电源来自VCC_5V_SBY,只要AC接着在,这个电源总是有的),状态机或微控制器的功能是管理系统电源状态,监视不同的可能引起电源状态改变的输入(比如PWRBTN#、WAKE0#、WAKE1#等),并输出状态信号(比如SUS_S5#、SUS_S4、SUS_S3、SUSPEND#)使系统硬件能够控制系统中的不同电源。

3.2.5 电源按钮

COM Express的PWRBTN#输入可以被载板硬件使用,用来实现ATX方式的电源控制。在下图的原理图中就给了一个这么做的例子。COM Express的PWRBTN#一般由模块的芯片组来,通常PWRBTN#输入由模块的芯片组反弹。

在电源按钮按下之后,系统行为取决于芯片组能力和模块硬件厂家的硬件设计及BIOS设计。基于Intel 915GM、945GM和965GM芯片组的模块,下面的行为有RTC芯片寄存器设置:

电源按钮状态

状态

描述

总是ON

无电源按钮按下需要

芯片组在Suspend电源稳定后取消断言SUS_S5#,SUS_S4#和SUS_S3#

等到电源按钮按下

芯片组保持Suspend状态知道电源按钮按下信号收到

最后状态

当电源去掉之后,如果单元是ON,那么当电源再次接通的时候单元返回ON

3.3 参考设计

3.3.1 ATX电源

ATX电源广泛使用,便宜而又可靠。ATX电源提供的电压种类比载板要求的电源电压种类多,但载板有时需要其它种类的电源。

下图显示了ATX电源载板电路,使用了一个24脚的ATX主电源连接器。对于带大功耗的CPU或图形卡的系统,两个附加的12V电源需要通过一个4脚的+12V电源连接器提供。

PWRRTN#对COM Express模块来说是输入,开关反跳在模块上实现,PWRBTN#信号的下降沿启动从S5(软件关)到S0(软件开)的状态变化,如果设备已处于ON状态,则变化相反。

ATX电源由PS_ON#来控制,主ATX电源在PS_ON#为低的时候工作,为了关掉电源,PS_ON#可以浮空,这个网络通常由COM_Express的SUS_S3#信号反向来驱动,典型地通过与模块检测电路“与”控制,这个逻辑应该有VCC_5V_SBY来供电,例如,如果系统或者CPU超温,主电源自动断电。

表42:

ATX信号名称

描述

PS_ON#

低有效,TTL电平输入,低使能电源,如果高或者浮空,断电,但+5V Suspend除外

PWR_OK

高有效,表示+12V, +5V, +3.3V, -12V有效

+12V1DC

+12V电源,除CPU外的系统其它电路使用,受控于PS_ON#

+12V2DC

+12V电源,CPU使用,受控于PS_ON#。这个电源使用一个独立的2x2连接器,仅供CPU来使用。

+5VDC

+5V电源,受控于PS_ON#

+3.3VDC

+3.3V电源,受控于PS_ON#

-12VDC

-12V电源,受控于PS_ON#

+5VSB

+5V Suspend电源,只要AC电源存在,这个电源就存在

COM

电源返回端。也即是地

注意,12V有两个,一个供CPU使用,一个供CPU外的其它电路使用。这是两个独立的电源,每个最大输出240W。

早期的ATX电源连接器是2x10的,它们是兼容的。还有更早期的电源,只有一个+12V,2x2的CPU+12V电源并不存在。其实对于COM Express模块大都使用低功耗的CPU,所以,一般不需要独立的+12V CPU电源。

3.3.1.1 最小负荷

如果+12V、+5V、+3.3V电源负载太轻,ATX电源可能启动不起来。ATX12V电源设计指南


http://www.niftyadmin.cn/n/904578.html

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