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电源系统通信推动数字电源发展

来源:电子产品世界/德州仪器?? 《EDN》 David Freeman?? 2005年09月28日 ?? 收藏0

?????? 如果 PMBus 必须一次与一组设备而不是全部设备通信,还会产生另一个问题。例如,如果系统需要同时启动三个电源转换器,则所有三个转换器都必须接收到同一个命令,以便支持它们各自的输出。在一个通信包内使用重复的启动可以执行此功能。每个设备被逐个单独寻址,但是设备间的通信不会发送停止位。当配置完所有设备之后,再发送停止位,以便"触发"该操作。另一种方法是使用 PMBus Control 行,以便一次性启用所有电源上的输出。

?????? 隔离通信

?????? 在某些电源应用中,通信线路必须跨越隔离边界。图1显示了适用于双向通信线路的光隔离电路。这种方法可用于 PMBus 数据或时钟线路。PMBus 数据线路是双向的,因为从设备在必须知道该数据。

适用于双向通信线路的光隔离电路

?????? 其他接口线路也可以是双向的。用于所有三条总线的时钟线路可能需要是双向的,例如,如果系统需要从设备进行时钟伸展(clock stretching),

则三条总线的时钟线路就需要采用双向线路。当从设备需要更多时间来接收数据位时,或在其他情况中,需要时间以确定是否应知道命令时,会出现时钟伸展。在跨越隔离边界的多主机设计中,时钟线路始终是双向的。

?????? SMBAlert 线路和 PMBus Control 线路都不是双向的。从设备控制 SMB 告警线路,不需要知道其他设备是否正在向某些设备发出警报。当主机设备已经知晓告警状态,告警的从设备将使 SMB 告警线路进入工作状态。PMBus Control 线路将主机设备连接到一个或多个从设备上。

?????? 同步降压型 PMBus 示例


?????? 除了处理系统级电源管理通信之外,PMBus 还可以管理电源子系统自身内部的电源控制。图2说明了一个采用PMBus 通信的简化的降压转换器。示例中出现的可选的总线保护电路适用于 PMBus 不起作用 (go off-board) 的情况。大多数情况下,不需要可选电路。微控制器 或 DSP 可监控各种模拟输入,其中包括 Vin、Vout、平均电流及温度。目前的电流测量方法是采用电感器的ESR(等效串联电阻)提供的信息以及由采用热敏电阻的数字控制器测量与提供的温度信息--热敏电阻用于弥补温度引起的阻抗变化。在测量电流强度与温度的过程中,数字控制器可以在允许的范围内操作电源转换器。使用 PMB 告警线路,控制器可通知系统状态是否接近工作极限。PMBus控制线连接到数字控制器中的中断输入。这样,设计人员可以对数字控制功能进行编程,来提高其采取适当措施的速度。在任何情况下,电源都必须是可靠的,能够保护自己。新一代的数字电源设备 UCD7K 已经集成了以全时模式保护功率级的安全电路。此外,这些专用驱动器还集成了许多特殊的功能,如偏置调节器 (bias regulator) 及运算放大器等,以便为数字控制器供电,并帮助进行信号调节。

采用PMBus 通信的简化的降压转换器



??????? 图中的数字控制器具有适当的PWM分辨率来进行稳压,0.1% 或更高水平。当这种能力与 PMBus 命令集相结合时,系统就会适应实时响应。面向电源控制的数字控制器新家族成员 UCD9K 现已推出。这些数字控制器拥有非常高的 PWM 分辨率,不需要以非常高的频率运行系统时钟。此外,它们还拥有 PMBus 支持。数字方式的闭环优势是,数字控制可以选择预先配置的适合当前工作要求的环路补偿方程。这些环路补偿方程可以在制造期间配置,或者可以实时调节。无论采用哪一种方法,PMBus 都能提供可完成这项任务的通信方法。

??????? 应使用适当的通信总线进行电源控制与配置,以便满足特定需要。尽管有一些标准能够满足少量电源通信要求,但是电源独一无二的要求需要某种程度的修改。此外,类似于电池管理,电源必须自身提供全时保护。我们定义了 PMBus,以满足电源通信的要求。它不仅满足了在制造过程中进行配置和通信的需要,而且还提供了与电源解决方案进行通信的系统,而不会引发大量的开销。PMBus 将会显著加速数字电源的普及。


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电源? 数字电源? 通信?

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