信號鏈基礎知識：用子系統過流檢測和監視重新審視系統級管理
發布時間：2015-11-24 11:44
發布者：eechina
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作者：德州儀器 (TI) 感測業務拓展經理Dan Harmon 如果設計師想要盡可能地提高性能和用戶體驗，那么管理系統的熱性能是現代電子系統中十分關鍵的內容。隨著系統功能變得越來越強大，并且在很多情況下尺寸也越來越小，管理散熱系統配置已經成為一項越來越具有挑戰性的任務。對電流的監視能夠很好地指示出可能存在的散熱問題。目前，很多的集成商使用單個系統級熔絲或過流檢測器來監視為系統供電的主電源。 從而在供電時做出涉及整個系統運行的決定，或者采取某些會影響系統運行的操作。雖然這種做法成本較低，但也使得系統無法優化性能。替代方法是在子系統或模塊級執行分布式過流檢測。這樣可以使決策變得更加高效。這個分布式監視打消了用戶在三方面的顧慮： • 系統利用率和效率的問題 • 確定故障識別 • 減輕系統控制器在事件檢測方面的負擔 系統利用率和效率 在這里，系統集成商在通過監視子系統級電流來盡可能降低功耗的同時，想要最大限度地提高系統性能。為了更好的說明，我們以一個中央辦公室的情景為例。 
一個特有多個刀片服務器的服務器群示例 通過監視通信系統中某個服務器或通道內的每一臺刀片服務器的負載電流，你能夠了解那個模塊的使用量何時增加或減少。在非峰值時間內，只啟用一個單個卡片可以最大限度地降低功耗。在你監視單個卡片所消耗的電流時，你可以檢測負載何時增加，并且相應地啟用其它模塊來提高系統功能，而同時也增加了功耗。通過監視每個子模塊的負載電流，你可以在盡可能減少有源功耗的同時，啟用合適數量的通信卡來優化用戶訪問體驗。 確定故障識別 當任一故障被視為增加整個系統電流的原因時，可以使用一個系統范圍的故障識別方法來關閉整個系統。雖然這也許對于關鍵系統保護或用戶安全很重要，但它并不能夠實現確定性模塊關斷和調試。確定性故障識別與系統級保護之間對比關系的一個示例就是接地故障斷路器，或稱為GFCI。在GFCI系統中，單個插座具有內置的故障識別和保護功能。這樣可實現特定插座被禁用，而不是禁用熔絲或斷路器上的整個電路。這樣可實現更加快速和簡單的故障識別，并有可能縮短調試周期時間，以及停機時間。
GFCI插座實現分布式故障識別的示例 本地化過流檢測可以使系統管理控制器精確定位故障所在。這個控制器能夠決定只關閉一個模塊，還是關閉系統的絕大部分，又或者在最差的情況下關閉整個系統。由于維修人員知道問題所在，而不是逐一檢查每個子系統，這些信息還可實現更快速的調試，并盡可能減少停機時間。此外，這還可以使一部分系統關閉等待維修的同時，剩余的系統仍然可以繼續正常運行。
這幅圖顯示的是系統平衡仍然保持有效的同時，對一個刀片服務器的一部分進行維修 減輕事件檢測負擔 諸如德州儀器 (TI) INA300的經簡化過流檢測器件可被用作系統管理控制器的簡單執行中斷發生器。這就使系統管理控制器從不斷輪詢單個子系統的電流電平，并根據輪詢結果進行決策的工作中解放出來。這就降低了對于系統管理控制器的總體處理要求，從而實現了更低的成本和功耗。 總結 分布式過流檢測為系統集成商提供了更好的系統利用率和效率、更快速和準確的故障識別，并且能夠減輕系統控制器的事件檢測負擔。為了將影響降到最低，需要實現方式非常簡單、易于管理，并且要求極小封裝。小型化和簡化實現方式是在不增加系統復雜度或者不使系統變得更加龐大的同時，實現多個測量點的關鍵所在。 我們將在下次介紹采樣率控制信號內的抖動是如何減少SAR-ADC ENOB的。我們期待著你的參與。 參考文獻 • 接地故障斷路器 (GFCI)，OSHA，美國勞工部 • 下載INA300數據表 • TI過流檢測產品—在多個應用中防止過流，2014 關于作者 Dan Harmon是TI感測產品組的感測業務拓展經理。在他為TI服務的29年中，他支持了很多種技術與產品的開發，其中包括接口產品、成像模擬前端 (AFE)、以及電荷耦合器件 (CCD) 傳感器。他還作為TI的USB-IF代表和TI USB 3.0推廣小組主席。Dan獲得了Dayton大學電子工程學士學位，以及阿靈頓德州大學電子工程碩士學位。 |
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