通過(guò)數字電源系統管理來(lái)控制您的電源

　　摘要：本文介紹通過(guò)數字電源系統管理(DPSM)，簡(jiǎn)化設計工程師對電源系統的設計、開(kāi)發(fā)與監測等應用的工作，并且能夠快速實(shí)現產(chǎn)品可靠穩定的面世。

　　你有沒(méi)有覺(jué)得，現在到了該控制電源的時(shí)候了?如果沒(méi)有，你應該考慮一下，因為通過(guò)數字通信總線(xiàn)配置和監視電源的趨勢在日益增強。這常常稱(chēng)為“數字電源”或“數字電源系統管理 (DPSM)”。在產(chǎn)生原型機、系統部署和現場(chǎng)運行時(shí)，這種方法使設計師能簡(jiǎn)化和加速系統特征定義、優(yōu)化以及數據挖掘。

　　在如今的新式電子系統中，無(wú)法了解穩壓器的狀況和工作狀態(tài)也許是尚存的最后一個(gè)“盲點(diǎn)”，因為人們通常沒(méi)有辦法直接配置或遠程監視穩壓器的關(guān)鍵工作參數。然而，要想可靠工作，檢測穩壓器隨時(shí)間變化或在過(guò)熱情況下的電壓漂移并在潛在故障事件發(fā)生之前采取行動(dòng)是非常關(guān)鍵的。對這類(lèi)系統采用 DPSM 方法可以監視電壓穩壓器的性能，報告穩壓器的健康情況，這樣就可以在穩壓器超出性能規格甚至發(fā)生故障之前采取糾正行動(dòng)。DPSM 使用戶(hù)能根據從負載上和系統中收集的信息采取行動(dòng)，可帶來(lái)以下好處：

　　● 產(chǎn)品更快上市：

　　a. 無(wú)需重新修改 PCB，就可改變電源參數
　　b. 快速完成系統特征定義、優(yōu)化和數據挖掘

　　● 負載級好處

　　a. 隨時(shí)間和溫度變化控制電源準確度
　　b. 設定裕度以測試 FPGA 容限
　　c. 通過(guò)減載提高系統效率

　　● 系統級好處：

　　a. 以數字方式獲取板級電源診斷結果。
　　b. 監視和準確確定系統內部功耗
　　c. 故障管理 / 故障日志

　　● 對數據中心的好處：

　　a. 了解功耗趨勢，檢測隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的波動(dòng)和變化
　　b. 進(jìn)行預測性分析，以最大限度地降低運行費用
　　c. 做出能源管理決策

　　新的 DPSM 產(chǎn)品往往支持通過(guò) PMBus 等兩線(xiàn)接口進(jìn)行配置和監視，PMBus 是一種開(kāi)放并基于 I2C 標準的數字接口協(xié)議。這就為 DPSM 產(chǎn)品與現有嵌入式系統和架構、板載控制器 (BMC) 以及智能平臺管理接口 (IPMI) 功能的集成提供了途徑。就簡(jiǎn)單性和易用性而言，尤其是在硬件開(kāi)發(fā)和測試的最早階段，常見(jiàn)的情況是，通過(guò)運行在 PC 上的圖形用戶(hù)界面 (GUI) 和通過(guò) USB 至 PMBus 通信轉換器工具 (稱(chēng)為接口轉換板) 與 DPSM 器件互動(dòng)。GUI 可以提供對關(guān)鍵工作參數的控制和監視，例如功耗、電壓、排序、裕度設置甚至故障日志記錄。

　　開(kāi)發(fā) PMBus 命令語(yǔ)言的目的是為了滿(mǎn)足大型多軌系統的需求。除了明確定義的一套標準命令，符合 PMBus 要求的設備還可以采用它們自己專(zhuān)有的命令來(lái)提供創(chuàng )新的增值功能。PMBus 的大部分命令和數據格式都實(shí)現了標準化，這對于生產(chǎn)這類(lèi)系統板的 OEM 來(lái)說(shuō)是一大優(yōu)勢。PMBus 協(xié)議通過(guò)業(yè)界標準 SMBus 串行接口實(shí)現，可實(shí)現電源轉換產(chǎn)品的設定、控制和實(shí)時(shí)監視。命令語(yǔ)言和數據格式標準化允許 OEM 非常容易地進(jìn)行固件開(kāi)發(fā)和重用，結果是幫助系統設計師加快電源系統的上市進(jìn)程。如需更多信息，請登錄 http://pmbus.org。憑借超過(guò) 75 種 PMBus 標準命令功能，用戶(hù)可以利用這一最流行的開(kāi)放標準電源管理協(xié)議之一，對電源系統的運行進(jìn)行全面控制。

　　DPSM 在什么情況下有意義

　　能用簡(jiǎn)單的 PC 連接對模擬電源進(jìn)行數字控制，對于在開(kāi)發(fā)階段讓系統快速進(jìn)入正常運行狀態(tài)尤其有價(jià)值。一個(gè)系統可能有多達 30 個(gè)負載點(diǎn) (POL) 電壓軌，系統設計師需要能方便地監視和調節電源電壓，對電源電壓的上升 / 下降排序，設定工作電壓限制，讀取電壓、電流、溫度等參數，訪(fǎng)問(wèn)詳細的故障日志。在這類(lèi)系統中，要對電壓軌保持嚴格的控制同時(shí)實(shí)現最高性能，高準確度是極端重要的，

　　尤其是，數據中心的關(guān)鍵挑戰是降低總體功耗。這可以通過(guò)重新安排使用未充分利用的服務(wù)器以及根據所吸取的功率使其他服務(wù)器停機來(lái)實(shí)現。為了滿(mǎn)足這類(lèi)需求，知道設備的功耗是必不可少的。DPSM 可以向用戶(hù)提供功耗數據，允許做出智能能源管理決策。

　　下面來(lái)看一個(gè)例子：保護昂貴的 ASIC 免于被可能的過(guò)壓情況損壞。高速比較器必須監視每個(gè)軌的電壓值，如果某個(gè)電壓軌超過(guò)了安全工作限制，就立即采取保護行動(dòng)。當有故障發(fā)生時(shí)，憑借 DPSM，可以通過(guò) PMBus 報警線(xiàn)路通知主機，而且相關(guān)電壓軌可以關(guān)斷以保護負載。實(shí)現這種程度的保護需要卓越的準確度和非常短的響應時(shí)間。

　　采用 DPSM 的原因是，它能提供準確的電源系統信息，還能自主控制和檢查很多電壓。凌力爾特有幾款數字電源產(chǎn)品，其中包括 LTM4676。