PMBus™ 入门：回答常见的 PMBus 问题

如果我们尚未使用 PMBus™ 数字接口设计电源或尚未接触过 PMBus，我们可能想知道它的全部内容。以下是有关 PMBus 的一些常见问题和解答。

问：什么是 PMBus？

答： PMBus 是一种基于 I 2 C 的电源管理通信标准。它由系统管理接口论坛 (SMIF) 拥有和监管；SMIF 会员资格对所有人开放。PMBus 规范也可免费获得。PMBus 适用于所有类型的电源管理产品，包括 AC/DC 电源、热插拔控制器、定序器、隔离和总线转换器以及负载点 (POL) 稳压器。

问： PMBus 的基本要求是什么？

A： PMBus 设备必须在没有总线通信的情况下安全启动；它们可以在有或没有电源系统管理器/控制器的情况下使用。它们支持“一劳永逸”模式，在这种模式下，它们可以在制造时进行编程，然后在没有任何总线通信的情况下运行。加载默认设置可以来自硬编码常量、引脚编程（通过外部模拟组件进行引脚绑定）或非易失性存储器 (NVM)。典型的值加载顺序是：

1. 开始

2. 应用 IC 偏置电源；控制器启动。

3. 加载硬编码值（如果有）。

4. 加载引脚编程值（如果有）。

5. 从 DEFAULT 存储中加载值（如果有）。

6. 从 USER 存储中加载值（如果有）。

7. 启用总线通信。

8. 接受来自总线通信的有效值。

9. 输出启用？

10. 如果没有，请返回。

11. 如果是，启动电源转换。

问：有哪些基本的 PMBus 命令？

A：有开/关控制选项，如始终打开、响应控制引脚并忽略操作命令（反之亦然），或同时响应控制引脚和操作命令。有设置最大输出电压、改变输出电压、裕量、设置最大占空比、设置开关频率、设置欠压锁定 (UVLO)、软启动和引入开启/关闭延迟的配置命令. 有校准命令可通过插入固定偏移和增益来加强输出电流遥测精度。有用于排序、跟踪和交错的操作命令，以及用于写入和读取制造商数据的命令。最后，还有数据安全命令，例如数据包错误检查 (PEC)，以帮助验证数据是否正确写入设备，

问： PMBus 连接和协议是什么？

答：图 1 显示了 PMBus 连接。

图 1：PMBus 连接。

该协议使用基于 SMBus v3.0 (PMBus v1.3) 的数据传输。它使用为电源应用量身定制的标准命令代码，并允许 400 KHz 和 1 MHz 时钟。它增加了组命令、扩展命令、区域读写协议。它与 POL 控制器兼容，包括 Intel 串行电压识别 (SVID) 控制器和用于其他数字信号处理器 (DSP) 和中央处理单元 (CPU) 的控制器。

问：为什么需要 PMBus？

答： PMBus 易于在验证和制造环境中使用。它使我们能够在很短的时间内快速配置电源，并允许通过将值存储到设备 NVM 中进行自定义。PMBus 是主动电源管理的理想选择，我们需要通过动态优化服务器中的专用集成电路 (ASIC) 核心电压（自适应电压缩放 [AVS]）来实现 1.0 的数据中心和云基础设施电源使用效率 (PUE) 、路由器、存储和交换板。

PMBus 可以提供：

· AVS 用于降低功耗。

· 用于电源排序和可重构性的多轨控制。

· 用于板级电源使用信息故障监控的电源监控和用于主动数据中心管理的仪表板。

· 用于负载平衡和/或增强可靠性的温度信息。

· 简单的电路板表征——我们可以在测试和鉴定期间使用遥测来细化未知参数。

问：你们如何通过 PMBus 实现 AVS？

答：有几种方法：

· 

AVS 通过 VREF_TRIM 和 MARGIN HIGH/LOW。VREF_TRIM 和 MARGIN_STEP 命令都与器件参考电压相关。我们需要通过电阻分压器缩放值以在输出端反映它们。对于 1V 输出，0.051V 的“裕量”应导致 1V x 0.051V/0.6V (Vref)，等于输出电压的 0.085V 变化。

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AVS 通过 VOUT_COMMAND。这是输出电压的绝对变化。对于也使用电阻分压器的稳压器，设置输出电压 Vout = VOUT_COMMAND = Vref/VOSL，其中 VOSL = Rbot/Rbot+Rtop（电阻分压器）。在应用到 VOUT_COMMAND 之前，我们必须选择 VOSL 范围。

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· 

AVS 通过 PWM 输出。在这种情况下，注入电阻分压器的电流会改变输出电压（图 2）。

· 

图 2： 通过 PWM 输出的 AVS。

问：我们可以通过 PMBus 遥测监控哪些电源参数？

A：我们可以读取输入/输出电压、电流、功率、内部/外部温度、存储电容器电压、风扇速度、占空比、频率甚至以能量为单位的累积能量输入/输出。

问：你们可以在制造业中实施 PMBus 吗？

答：是的。借助 TI 的 Fusion Manufacturing 图形用户界面 (GUI)，我们可以创建 PMBus 脚本（程序中使用的一系列 PMBus 命令）并使用Fusion 命令行工具或第三方编程器对器件进行大批量编程。如果我们更喜欢 JTAG 编程，可以使用 JTAG-to-PMBus 适配器通过 JTAG 进行编程。这些基本上接受 JTAG 接口通信，并让 CPU 等负载设备切换 PMBus 设备上的 CLK/DATA 线以模拟 I 2 C 通信，如 JTAG 脚本中所述。除 UCD90240 外，TI 的所有 UCD9K 定序器都支持 JTAG 编程。TI 的 PMBus SWIFT™ DC/DC 转换器和控制器也不支持 JTAG；你需要一个 JTAG-to-PMBus 适配器（它们默认支持的是 SMBus/PMBus 通信）。

问：有哪些 PMBus 使用示例？

答：我们可以在实验室中使用 PMBus 进行快速评估和原型设计，而无需焊接电阻器和电容器来更改电源参数。我们可以在工厂使用它在制造期间（在电路板组装后设置电源的默认值）和最终系统测试期间自定义电源系统。我们可以使用它创建仪表板，通过远程主机进行实时甚至远程监控，以进行现场设备诊断和管理（例如，通过 RS-485 总线）。

TI 拥有完整的端到端 PMBus 电源管理 IC 生态系统。下面的示例显示了从 +/-48V DC 到 POL 轨调节的电源演示板配置。

图 3：TI 48V 至 POL 端到端 PMBus 电源系统框图和演示。

这些是我认为对我们了解 PMBus 很重要的九件事。我是否错过了有关 PMBus 的关键问题？请在下面的评论部分提交其他问题，我会尽快回复我们。