如果沒(méi)有遙測(cè)，PMBus 仍然有用嗎？

PMBus（Power Management Bus,電源管理總線）是一種開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電源管理協(xié)議?？赏ㄟ^(guò)定義傳輸和物理接口以及命令語(yǔ)言來(lái)促進(jìn)與電源轉(zhuǎn)換器或其他設(shè)備的通信。該協(xié)議是由一群認(rèn)為由于沒(méi)有合適的標(biāo)準(zhǔn)而抑制了全數(shù)字電源管理解決方案的發(fā)展的電源和半導(dǎo)體生產(chǎn)商共同建立的。

PMBus 的通信是按照一個(gè)簡(jiǎn)單的命令集進(jìn)行的。每個(gè)包包含一個(gè)地址字節(jié)，一個(gè)命令字節(jié)，零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，以及一個(gè)可選的包錯(cuò)誤碼（PEC）字節(jié)。圖3顯示了一個(gè)典型的主機(jī)到從機(jī)的信息傳輸，主機(jī)使用單獨(dú)的“開(kāi)始”和“停止”來(lái)表明進(jìn)程的開(kāi)始和結(jié)束。而從屬設(shè)備則使用單獨(dú)的位來(lái)確認(rèn)收到的每個(gè)字節(jié)。為了減少響應(yīng)時(shí)間及處理器開(kāi)銷(xiāo)，從機(jī)在收到“停止”信號(hào)時(shí)立即處理并執(zhí)行命令，其不同于許多其他的總線協(xié)議，PMBus不會(huì)被迫等待單獨(dú)的“執(zhí)行”命令。

PMBus 是一種基于集成電路間 (I 2 C) 的通信標(biāo)準(zhǔn)/接口，用于電源管理。當(dāng)今市場(chǎng)上的許多負(fù)載點(diǎn) (POL) 轉(zhuǎn)換器均采用 PMBus 接口構(gòu)建，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器與其主機(jī)之間的數(shù)字通信。主機(jī)可以是任何微控制器、微處理器、計(jì)算機(jī)、電路板管理控制器、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備或?qū)Ｓ眉呻娐?現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。轉(zhuǎn)換器和主機(jī)之間有四種通用的通信類(lèi)型：命令、控制、順序和監(jiān)控。PMBus 設(shè)備可以支持上述通信類(lèi)型的任意組合。

要知道為特定應(yīng)用選擇哪種 PMBus 設(shè)備取決于應(yīng)用環(huán)境和價(jià)格點(diǎn)。通常，設(shè)計(jì)用于提供輸入電壓、輸入電流、輸出電壓、輸出電流和管芯溫度等監(jiān)控功能的 PMBus 設(shè)備由于增加了精密的模數(shù)轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)而具有明顯更高的硅片和設(shè)計(jì)成本。

通過(guò) PMBus 的監(jiān)控能力通常被稱(chēng)為“遙測(cè)”。圖 1 顯示了由 TI 的Fusion Digital Power? 設(shè)計(jì)器軟件生成的圖形用戶界面 (GUI) 。GUI 顯示三種遙測(cè)：輸出電壓、輸出電流和溫度。

遙測(cè)在數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)表征必不可少的系統(tǒng)中也非常有用。在實(shí)時(shí)性能監(jiān)控和故障分析是絕對(duì)必要的高可靠性系統(tǒng)中，正確的遙測(cè)可以提供巨大的價(jià)值。

圖1 ：用于實(shí)時(shí)遙測(cè)讀數(shù)的 TI Fusion 數(shù)字電源 GUI

盡管遙測(cè)是 PMBus 設(shè)備中非常有用的功能，但并非每個(gè)系統(tǒng)或應(yīng)用程序都有合適的環(huán)境或需要利用該功能，特別是因?yàn)榫哂羞b測(cè)的 PMBus 設(shè)備通常比沒(méi)有遙測(cè)的設(shè)備成本更高。但是 PMBus 的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)是如此引人注目，即使沒(méi)有遙測(cè)，它仍然值得您考慮。

PMBus 的主要優(yōu)勢(shì)之一是它為整個(gè)系統(tǒng)物料清單 (BOM) 帶來(lái)的成本節(jié)約。將 PMBus 接口集成到 POL 轉(zhuǎn)換器中，無(wú)需模擬設(shè)計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)換器配置進(jìn)行編程所需的外部引腳綁定組件，例如開(kāi)關(guān)頻率、電流限制、欠壓鎖定、軟啟動(dòng)時(shí)間、電源良好延遲和電壓裕度/跟蹤組件。

圖 2 顯示了使用 40A PMBus 同步降壓轉(zhuǎn)換器 TPS549D22 的自適應(yīng)電壓縮放行為的波形。像 TI LM10011 這樣的電壓識(shí)別數(shù)字 (VID) 芯片（帶有多個(gè)電阻器以支持相同的電壓縮放功能）對(duì)于支持圖 2 中所示的一系列數(shù)字事件是必要的。 PMBus 的優(yōu)勢(shì)不僅包括 BOM 成本優(yōu)化，還包括通過(guò)更少的元件和布線來(lái)減少印刷電路板面積。

圖2 ：由 1MHz PMBus 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的 TPS549D22 數(shù)字事件

TI 提供多種獨(dú)特的高性能和大電流轉(zhuǎn)換器系列。圖 3 總結(jié)了 TI 的 PMBus 和多芯片模塊 (MCM) 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，包括 TPS549D22，它是具有 PMBus 的最高額定電流 (40A) 同步降壓轉(zhuǎn)換器，盡管沒(méi)有遙測(cè)。圖 4 顯示了 TPS549D22 的詳細(xì) PMBus 命令集。 

圖 3：PMBus 轉(zhuǎn)換器選擇概覽

圖 4：TPS549D22 支持的總 PMBus 命令集

今天，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)測(cè)試和日常在系統(tǒng)使用過(guò)程中，PMBus 被廣泛用作負(fù)載與其電源之間的有效通信手段。為電源應(yīng)用選擇正確的 PMBus 功能變得越來(lái)越重要，因?yàn)橛卸喾N因素影響了整體設(shè)計(jì)的成功，包括功能、性能和成本。在配置和控制所有電源時(shí)，沒(méi)有遙測(cè)的 PMBus 仍然很有用，并且高度集成簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。