PMBus――數字電源開(kāi)放標準協(xié)議

與其他的電源管理結構不同，PMBus 有一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)，即主控設備不是基于自主設計的硅，也不作為一個(gè)轉換器。主機與電源之間的所有通信都是通過(guò)總線(xiàn)來(lái)完成的。這就節省了執行成本以及提供一個(gè)更為靈活的控制方法。主機可以是系統現有的處理器、一個(gè)低成本的通用微控制器或FPGA中的一些門(mén)，當然也可以是在不同時(shí)期的不同的器件。例如，在單板設計階段，一臺便攜式電腦可以當做一個(gè)主機，然后在生產(chǎn)測試時(shí)，主機也可以由自動(dòng)測試設備來(lái)?yè)?，以便全面核?shí)單板的性能，如有必要，可動(dòng)態(tài)更改單個(gè)電源轉換設備的運行參數以適應單板上硅的需求。最終通過(guò)測試選擇的數值可以保存在從機的永久存儲器里。

簡(jiǎn)單的命令語(yǔ)言

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，一個(gè)命令字節，零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)數據字節，以及一個(gè)可選的包錯誤碼(PEC)字節。圖3顯示了一個(gè)典型的主機到從機的信息傳輸，主機使用單獨的“開(kāi)始”和“停止”來(lái)表明進(jìn)程的開(kāi)始和結束。而從屬設備則使用單獨的位來(lái)確認收到的每個(gè)字節。為了減少響應時(shí)間及處理器開(kāi)銷(xiāo)，從機在收到“停止”信號時(shí)立即處理并執行命令，其不同于許多其他的總線(xiàn)協(xié)議，PMBus不會(huì )被迫等待單獨的“執行”命令。

圖3：標準主從通信順序

當該協(xié)議的一字節命令代碼表示可能有多達256條命令可用時(shí)，這并不表示PMBus 設備要支持所有的命令，實(shí)際上許多設備只需使用很小的一部分命令子集來(lái)達到預定的目的。由于對該標準的“未來(lái)驗證” 得到相當的重視，因此其可提供兩個(gè)命令擴展，這兩個(gè)命令擴展可以有效地允許雙字節命令。一個(gè)擴展是留給PMBus設備生產(chǎn)商自用的，另一個(gè)擴展是用于對該協(xié)議的后續修訂。

實(shí)施簡(jiǎn)易

PMBus協(xié)議豐富的命令集使設計者們可以編寫(xiě)簡(jiǎn)易而有效的電源管理程序，容易而快速地執行設計方案。負載點(diǎn)轉換器的電壓時(shí)序控制提供了一個(gè)理想的范例。至今，許多設計者們都選擇使用市場(chǎng)上一些高性能的專(zhuān)用IC來(lái)完成這個(gè)任務(wù)。他們都接受這樣一個(gè)事實(shí)，即要完成電壓時(shí)序控制，就要使用IC生產(chǎn)商提供的軟件來(lái)開(kāi)發(fā)程序，而專(zhuān)用IC等器件也要占用單板上的寶貴空間。而直接采用PMBus控制的轉換器則提供了一個(gè)更經(jīng)濟靈活的解決方案，使得在產(chǎn)品的使用壽命內的任何時(shí)間點(diǎn)，都可以更改各種運行參數，以適應工程更改的需求。

負載點(diǎn)轉換器的上電時(shí)序控制只需要兩個(gè)PMBus命令，如圖4所示。TON_DELAY設定了轉換器等待開(kāi)始上電的時(shí)間，而TON_RISE 則設定了從零增至最終編程數值的時(shí)間。用戶(hù)只需要對每個(gè)轉換器編程它的啟動(dòng)延遲時(shí)間和啟動(dòng)上升時(shí)間。同樣地，對于掉電時(shí)序控制，只需要兩個(gè)命令TOFF_DELAY和TOFF_FALL。

圖4：?jiǎn)?dòng)/關(guān)閉通常只需要4個(gè)PMBus命令

電壓余量是數字可編程轉換器讓設計者和生產(chǎn)測試人員覺(jué)得輕松簡(jiǎn)易的另一個(gè)領(lǐng)域?，F在許多單板生產(chǎn)商在面對供電電壓的小差異時(shí)，都使用這一技術(shù)來(lái)評估集成電路的性能。作為正常生產(chǎn)測試進(jìn)程的一部分，任何邊緣的或低于規格的器件都可以進(jìn)行更換，以免其成為昂貴的、難以更正的廢品。至今，電壓余量測試已經(jīng)成為一項高重復性和耗時(shí)的程序，這項工作要將不同數值的電阻器裝入DC/DC轉換器中，以便使其輸出電壓與標稱(chēng)值僅偏差幾個(gè)百分點(diǎn)。通過(guò)使用符合PMBus協(xié)議的負載點(diǎn)轉換器，這個(gè)過(guò)程變得極為簡(jiǎn)單，只要使用僅僅兩個(gè)命令(VOUT_MARGIN_HIGH和VOUT_ MARGIN_LOW)，每個(gè)轉換器就可以傳輸緊密控制的測試電壓，而單板性能的效果也得到監控。這樣做可以減少生產(chǎn)測試時(shí)間，有助于消除不確定性，以及獲得清楚的測試記錄結果。

業(yè)界的認可

PMBus協(xié)議已經(jīng)獲得了確保其成功所需要的動(dòng)力。該協(xié)議是在2004年10月由兩家世界領(lǐng)先的電源公司Artesyn Technologies和Astec Power，以及六家以上的世界領(lǐng)先半導體生產(chǎn)商共同建立的。隨后電源生產(chǎn)商的POLA和DOSA聯(lián)盟組織認可了這個(gè)標準，許多大型的電源公司也都在開(kāi)發(fā)符合該標準的產(chǎn)品。

今年已有一些公司和研究機構發(fā)布了支持PMBus協(xié)議的幾個(gè)產(chǎn)品，德州儀器、Intersil、Zilker實(shí)驗室及Silicon 實(shí)驗室都發(fā)布了符合PMBus協(xié)議的電源管理半導體產(chǎn)品。Artesyn現在正在發(fā)布其第一批符合PMBus 標準的負載點(diǎn)轉換器，接下來(lái)將是其他與PMBus兼容的電源轉換產(chǎn)品，其具有更高的集成度和更多可編程性。

關(guān)于開(kāi)放標準的PMBus 數字電源管理協(xié)議及 SMBus 傳輸層的詳情，可從www.powerSIG.com網(wǎng)站的系統管理接口論壇獲得。