您当前的位置: 首页 > 军事

通信电源的平台化开发设计

2018-10-31 14:35:44

通信电源的平台化开发设计

平台化设计思想在工业领域应用的极为普遍,无论在汽车领域、建筑领域、终端消费品如领域,还是电子商务领域等等随处可见。

平台化设计在工业领域的应用

比如汽车领域,目前国际比较着名的汽车制造厂商,基本都实现了平台化开发设计的生产与经营方式,如大众公司的PQ35、PQ46平台、通用汽车公司的Eplison II平台、丰田汽车公司的MC平台、NBC平台,都是业界比较着名的汽车开发平台,开发出了诸如Beetle、Magotan、cadillac GLS、Lexus ES、Lexus RX等闻名世界的汽车;比较典型的还有制造领域,近年来发展比较迅猛的MTK平台,逐步抢占了很多诸如LoCosto、OMAP等老牌企业平台的市场份额。据了解,目前联想约有近半数都采用了MTK的设计方案。在MTK的解决方案中,将芯片和软件平台预先整合到一起。这样厂商拿到平台基本上就是一个半成品,只要稍稍的加工就可上市,这种方案可以使终端厂商节约成本,加速产品上市周期。

平台化开发,在加速产品上市周期方面,优势尤其明显。同时,一个好的平台也保证了基于此平台开发的各个不同型号产品的质量。

2 通信电源的平台化需求

当前,运营商设备不断增多,对通信电源的需求量也逐步提升。具备高效率、高功率密度、宽的使用环境温度、数字化功能的产品可大幅度降低运营成本,越来越多的得到运营商的认可。数字控制作为通信电源发展的趋势,兼顾软件的可移植性较强的特点,电源的平台化开发成为了可能。

不同型号的数字化整流器存在很多相同或相似的技术,特别是其中的数字控制技术,与另一类通信电源UPS也存在很多相同或相似的技术,通过适当的整合,采用技术平台化的策略增加设计的共性,可以有效减少产品共用技术重复开发,加快产品研制和升级换代的速度,从而降低研发成本,缩短产品上市周期。

3通信电源的平台化设计

通信电源的平台化设计,从总的架构上来说,可分为硬件平台和软件平台两部分。硬件平台,多基于原理性平台考虑,将电源、时钟、采样、驱动、保护等功能进行模块化设计,方便产品设计时提取功能电路;软件平台,涵盖了逻辑、通信、采样、PWM发生、保护等功能,并规划好接口,产品进行二次开发可在此基础上继续进行,完成剩余功能开发。

3.1 硬件平台

需要说明的是,此处的硬件平台是指单板硬件平台,主功率电路因拓扑各不相同,不包含在内。目前的数字电源,特别是高端智能电源,多基于DSC芯片开发,以DSC芯片为核心的单板硬件平台,框图如图1所示。单板硬件平台涵盖了电源、监控、采样、通信、驱动等各功能电路。考虑各产品如整流器、UPS、光伏逆变器等对电路需求不同,该平台做了较多的冗余设计。比如采样电路,同时设计了差分采样电路、同相比例电路、反向比例电路、积分电路等不同的电路形式;通信电路,同时设计CAN、SPI、SCI、I2C等业界常用的通信电路;时钟电路,同时考虑有源无源电路;存储电路,同时兼容SPI、SCI、I2C模式等,留出外围接口以备不同产品场合使用。

3.2 软件平台

软件平台是平台的另一个重要组成部分,兼顾易用性、可扩展性、可移植性、可测试性需求。软件平台使用分层结构,依次为BSP、APP、API、OS

硬件抽象层

硬件抽象层又称BSP层。平台的硬件物理结构以DSC为核心控制芯片,为延长平台软件的生命周期、拓宽应用范围,需尽量减少软件平台对硬件结构的关联,提高平台软件的可移植性。硬件抽象层存在的意义也在于此。比如,同一供应商提供的不同型号芯片,或者不同厂家提供的芯片,保持软件分层结构不变,只需要更换BSP层,即可完成设计。

BSP主要完成一些底层驱动的开发,如ADC、PWM、GPIO、SPI、CAPTURE等。该部分会针对不同芯片完成不同的BSP开发,保留好与其它层组件的接口。服务组件层

服务组件层也称API层。这一部分是为功能组件提供服务,因此称为服务组件。每一个服务组件都是一个独立的部分,服务组件之间通过各组件的操作接口来完成交互。服务组件也是功能组件完成的基石。 API层主要完成电源功能状态控制、各通信功能解析与控制、滤波处理、外部存储处理、按键、风扇调节、子算法设计等功能。

功能组件层

功能组件层也称APP层。功能组件是针对功能需求通过功能组件之间的协作,以及对服务组件的调用来实现。平台系统的功能组件为产品开发提供了一个完整的功能实现,包括电源状态管理、外部存储管理、数据处理、通信管理等部分。

任务调度管理

简化的OS,主要使用任务管理,消息管理功能作为整个系统的运行管理基础。根据目前电源系统DSC的频率不是很高,片上资源还是比较有限的情况,裁剪了大部分功能。使用不可剥夺内核方式,其目的是为控制系统使用周期中断,进行功率拓扑控制的要求得到充分保证。

3.3 后台界面开发

DSC芯片留有丰富的通信接口,为参数调试提供了便利,避免了电源开发过程中控制或其他参数调节时,频繁烧写芯片带来的不便。另外,其他一些预置参数也可通过后台界面下载到芯片中;单机调试时,限流点、过压保护点等信号均可通过后台调试界面完成设置。此处不再详述。

4 基于平台的产品开发

成熟的平台应用中,不同型号电源间的共有功能已经开发完成,针对不同的电源,开发剩余个性化功能即可。对产品来讲,其输入就已经是一个半成品了。比如,对于整流器产品,在平台通信、故障处理、面板显示、逻辑处理、状态管理等功能开发完成的基础上,进行二次开发,添加个性化的算法即可。

业界应用比较广泛的通信用整流器电源,在实现功率变换上,多为两级模式,即前级PFC,后级DC-DC的方式。前级PFC部分,多采用Boost电路,将交流电预稳压到一个较高的固定电平,此电压作为为后级DC-DC功率变换的输入。两级变换应用比较成熟,此处以该拓扑为例进行说明。如图4所示,平台对产品开发提供了全方位支撑,以功率拓扑为基础,仅需要在平台预留接口的基础上完成算法开发即可。

改性聚合物水泥砂浆
煤棒机
充气车
推荐阅读
图文聚焦