不要和你的电源说再见

一个好的电源满足指定的性能水平，并且不会再被听到。没有收到我们的电源的回复意味着它按设计工作并且没有任何问题。

但是今天，PMBus 使设计人员能够继续与他们的电源进行通信，从开发到表征再到现场部署。我们可以使用 PMBus 协议标准的强大命令集在开发周期中优化我们的设计。我们可以调整电压和频率以优化处理器功耗和数据中心效率。我们可以通过排序方案来优化上电和断电。我们可以监控输入/输出电压、电流和功率以提高可靠性。PMBus 的一个常见用途是自适应电压缩放 (AVS)，其中 PMU 稳压器被命令输出不同的电压，更高或更低，具体取决于 ASIC 的性能和温度曲线（图 1）。

图 1：通过 PMBus 调整输出电压

设计完成后，我们可以在认证过程中利用 PMBus，通过实施电压裕量将电源推向极限。替代传统的外部晶体管和 FET 电路，电压裕度独立地对输出电压施加上下压力，并定义了工作窗口，如图 2 所示。

图 2：通过 PMBus 的输出电压裕度

在生产中，我们可以为启用 PMBus 的电源配置固定工作点，或将电源设置为保持活动状态并允许从运行 PMBus 脚本的主控器进行控制。无需编程经验即可轻松组合 PMBus 脚本。这就像一个流程图，将 PMBus 命令及其相关值从上到下放在一起。

脚本流程如图3所示：

· 首先通过读取 DEVICE_CODE 命令验证存在的正确部件。

· 通过 PMBus 将配置（我们要存储到集成电路 [IC] 中的所有值）写入 IC 的易失性存储器。

· 执行 PMBus STORE_XXX_ALL 命令将配置保存到 IC 的非易失性存储器 (NVM)。

· 重置设备电源。

· 通过 PMBus 读回配置以确认正确的值已写入 IC。

图 3：PMBus 制造脚本

自适应电压缩放 (AVS) 是最常通过 PMBus 实现的功能之一。它支持动态输出电压调整，以优化专用 IC (ASIC) 内核轨的功耗和效率。我们可以通过具有 PMBus 的稳压器中的标准 VOUT_COMMAND 或通过由 PMBus 管理器（例如UCD90240 ）管理的模拟稳压器来实现 AVS 。在图 4 中，TPS53355、TPS53319、TPS53513 和 TPS53515 是由 UCD90240 管理的 SWIFT™ 模拟集成降压转换器。

UCD90240 是一款采用紧凑型 9mm × 9mm 晶圆级球状引脚栅格阵列 (BGA) 封装的 24 电源轨 PMBus 可寻址电源排序器和系统管理器。该器件提供以下引脚：24 个模拟监视 (MON) 引脚，可通过两个 12 位 ADC 引擎来监视电源电压、电流或温度；24 个专用使能 (EN) 引脚，用于控制电源轨开启/关闭；24 个专用裕度调节引脚，用于闭环裕度调节；12 个逻辑 GPO (LGPO) 引脚，支持灵活的布尔逻辑和状态机功能；以及 24 个 GPIO 引脚，可配置为 GPI、GPO、系统复位、级联故障引脚和看门狗 I/O 等。 24 个 EN 引脚和 12 个 LGPO 引脚可配置为电平有效驱动或开漏输出。非易失性事件记录功能可在电源断电后保存故障事件。 黑盒故障记录功能会在首次发生故障后保存所有电源轨和 I/O 引脚的状态。凭借级联功能，通过一条 SYNC_CLK 引脚连接即可轻松管理多达 96 个电压轨。 故障引脚功能可对级联的各器件加以协调，以提供同步的故障响应。 引脚选择电源轨状态功能最多可通过 3 个 GPI 来控制多达 8 个用户定义的电源状态。 这些状态可实现高级配置和电源接口 (ACPI) 规范中列出的系统低功耗模式。

这个TI的 融合数字电源 设计软件是一款基于 PC 的直观图形用户界面 (GUI)，可对所有系统工作参数进行配置、存储和监视。特性对 24 个电压轨进行排序、监视和裕度调节，采用 9mm × 9mm 小型封装监视和响应用户定义的故障，其中包括过压 (OV)、欠压 (UV)、过流 (OC)、欠流 (UC)、过热、超时以及通用输入 (GPI) 触发的故障提供灵活的排序开启/关闭相关性、延时、布尔逻辑和通用输入输出 (GPIO) 配置以支持复杂的排序应用高精度闭环裕度调节主动微调功能，可改善电源轨输出电压精度 高级非易失性事件记录功能，可协助系统调试 单一事件故障记录（100 个条目） 峰值记录黑盒故障记录，用于在首次发生故障时保存所有电源轨和 I/O 引脚的状态可轻松级联多达 4 个电源排序器并加以协调以提供故障响应 易于使用的 Fusion GUI 省去了代码编写工作 在线和离线系统级设计 在线监视和调试 针对制造商优化 GUI 可编程的看门狗定时器和系统复位引脚选择电源轨状态 符合 PMBus 1.2 标准应用工业和自动测试设备 (ATE) 电信及网络设备服务器和存储系统 需要对多个电源轨进行排序和监视的系统。

UCD90240 可以调整和更改其输出电压。

图 4：具有 PMBus 管理器/定序器以及模拟和 PMBus 稳压器的 PMBus 电源系统

在示波器上，通过 PMBus 的输出电压变化看起来就像任何电压上升或下降，但它是通过 PMBus 数字串行协议实现的。图 5 显示了 PMBus 电压调节器的输出电压在 PMBus 主设备（主机处理器、FPGA、ASIC）通过 VOUT_COMMAND 的命令下转换为低电平。

图 5：通过 PMBus VOUT_COMMAND 的输出电压变化 (AVS)

一旦终端设备进入现场，先进的 PMBus 遥测可以收集健康状态信息，并通过黑盒功能帮助调试过程。通过 PMBus 监控输入/输出电压、电流、温度和功率，设计人员可以在数据中心、服务器、交换机和存储系统中实现负载平衡，从而优化效率并提高可靠性。

图 6 显示了 TI 的 Fusion GUI Digital Power Designer Monitor 屏幕，其中可以实时监控输入/输出电压、电流、功率和温度。

图 6：通过 TI 的 PMBus Fusion 图形用户界面 (GUI) 输入/输出电压、电流、温度和功率（TPS53647 示例）

所以不要和你的电源说再见。只需说“稍后再谈”。