發布日期：2022-04-20 點擊率：108
一個好的電源滿足指定的性能水平，并且不會再被聽到。沒有收到我們的電源的回復意味著它按設計工作并且沒有任何問題。
但是今天，PMBus 使設計人員能夠繼續與他們的電源進行通信，從開發到表征再到現場部署。我們可以使用 PMBus 協議標準的強大命令集在開發周期中優化我們的設計。我們可以調整電壓和頻率以優化處理器功耗和數據中心效率。我們可以通過排序方案來優化上電和斷電。我們可以監控輸入/輸出電壓、電流和功率以提高可靠性。PMBus 的一個常見用途是自適應電壓縮放 (AVS)，其中 PMU 穩壓器被命令輸出不同的電壓，更高或更低，具體取決于 ASIC 的性能和溫度曲線（圖 1）。
圖 1：通過 PMBus 調整輸出電壓
設計完成后，我們可以在認證過程中利用 PMBus，通過實施電壓裕量將電源推向極限。替代傳統的外部晶體管和 FET 電路，電壓裕度獨立地對輸出電壓施加上下壓力，并定義了工作窗口，如圖 2 所示。
圖 2：通過 PMBus 的輸出電壓裕度
在生產中，我們可以為啟用 PMBus 的電源配置固定工作點，或將電源設置為保持活動狀態并允許從運行 PMBus 腳本的主控器進行控制。無需編程經驗即可輕松組合 PMBus 腳本。這就像一個流程圖，將 PMBus 命令及其相關值從上到下放在一起。
腳本流程如圖3所示：
· 首先通過讀取 DEVICE_CODE 命令驗證存在的正確部件。
· 通過 PMBus 將配置（我們要存儲到集成電路 [IC] 中的所有值）寫入 IC 的易失性存儲器。
· 執行 PMBus STORE_XXX_ALL 命令將配置保存到 IC 的非易失性存儲器 (NVM)。
· 重置設備電源。
· 通過 PMBus 讀回配置以確認正確的值已寫入 IC。
圖 3：PMBus 制造腳本
自適應電壓縮放 (AVS) 是最常通過 PMBus 實現的功能之一。它支持動態輸出電壓調整，以優化專用 IC (ASIC) 內核軌的功耗和效率。我們可以通過具有 PMBus 的穩壓器中的標準 VOUT_COMMAND 或通過由 PMBus 管理器（例如UCD90240 ）管理的模擬穩壓器來實現 AVS 。在圖 4 中，TPS53355、TPS53319、TPS53513 和 TPS53515 是由 UCD90240 管理的 SWIFT? 模擬集成降壓轉換器。
UCD90240 是一款采用緊湊型 9mm × 9mm 晶圓級球狀引腳柵格陣列 (BGA) 封裝的 24 電源軌 PMBus 可尋址電源排序器和系統管理器。該器件提供以下引腳：24 個模擬監視 (MON) 引腳，可通過兩個 12 位 ADC 引擎來監視電源電壓、電流或溫度；24 個專用使能 (EN) 引腳，用于控制電源軌開啟/關閉；24 個專用裕度調節引腳，用于閉環裕度調節；12 個邏輯 GPO (LGPO) 引腳，支持靈活的布爾邏輯和狀態機功能；以及 24 個 GPIO 引腳，可配置為 GPI、GPO、系統復位、級聯故障引腳和看門狗 I/O 等。 24 個 EN 引腳和 12 個 LGPO 引腳可配置為電平有效驅動或開漏輸出。非易失性事件記錄功能可在電源斷電后保存故障事件。 黑盒故障記錄功能會在首次發生故障后保存所有電源軌和 I/O 引腳的狀態。憑借級聯功能，通過一條 SYNC_CLK 引腳連接即可輕松管理多達 96 個電壓軌。 故障引腳功能可對級聯的各器件加以協調，以提供同步的故障響應。 引腳選擇電源軌狀態功能最多可通過 3 個 GPI 來控制多達 8 個用戶定義的電源狀態。 這些狀態可實現高級配置和電源接口 (ACPI) 規范中列出的系統低功耗模式。
這個TI的 融合數字電源 設計軟件是一款基于 PC 的直觀圖形用戶界面 (GUI)，可對所有系統工作參數進行配置、存儲和監視。特性對 24 個電壓軌進行排序、監視和裕度調節，采用 9mm × 9mm 小型封裝監視和響應用戶定義的故障，其中包括過壓 (OV)、欠壓 (UV)、過流 (OC)、欠流 (UC)、過熱、超時以及通用輸入 (GPI) 觸發的故障提供靈活的排序開啟/關閉相關性、延時、布爾邏輯和通用輸入輸出 (GPIO) 配置以支持復雜的排序應用高精度閉環裕度調節主動微調功能，可改善電源軌輸出電壓精度 高級非易失性事件記錄功能，可協助系統調試 單一事件故障記錄（100 個條目） 峰值記錄黑盒故障記錄，用于在首次發生故障時保存所有電源軌和 I/O 引腳的狀態可輕松級聯多達 4 個電源排序器并加以協調以提供故障響應 易于使用的 Fusion GUI 省去了代碼編寫工作 在線和離線系統級設計 在線監視和調試 針對制造商優化 GUI 可編程的看門狗定時器和系統復位引腳選擇電源軌狀態 符合 PMBus 1.2 標準應用工業和自動測試設備 (ATE) 電信及網絡設備服務器和存儲系統 需要對多個電源軌進行排序和監視的系統。
UCD90240 可以調整和更改其輸出電壓。
圖 4：具有 PMBus 管理器/定序器以及模擬和 PMBus 穩壓器的 PMBus 電源系統
在示波器上，通過 PMBus 的輸出電壓變化看起來就像任何電壓上升或下降，但它是通過 PMBus 數字串行協議實現的。圖 5 顯示了 PMBus 電壓調節器的輸出電壓在 PMBus 主設備（主機處理器、FPGA、ASIC）通過 VOUT_COMMAND 的命令下轉換為低電平。
圖 5：通過 PMBus VOUT_COMMAND 的輸出電壓變化 (AVS)
一旦終端設備進入現場，先進的 PMBus 遙測可以收集健康狀態信息，并通過黑盒功能幫助調試過程。通過 PMBus 監控輸入/輸出電壓、電流、溫度和功率，設計人員可以在數據中心、服務器、交換機和存儲系統中實現負載平衡，從而優化效率并提高可靠性。
圖 6 顯示了 TI 的 Fusion GUI Digital Power Designer Monitor 屏幕，其中可以實時監控輸入/輸出電壓、電流、功率和溫度。
圖 6：通過 TI 的 PMBus Fusion 圖形用戶界面 (GUI) 輸入/輸出電壓、電流、溫度和功率（TPS53647 示例）
所以不要和你的電源說再見。只需說“稍后再談”。
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